Стоит ли устанавливать турбину на атмосферный двигатель: за и против

Подписывайтесь на наши соц.сети!

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ

Я, субъект персональных данных, в соответствии с Федеральным законом от 27 июля 2006 года № 152 «О персональных данных» предоставляю ООО «Мега групп» (далее — Оператор), расположенному по адресу 115191, г. Москва, Духовской переулок, дом 17, стр. 15, согласие на обработку персональных данных, указанных мной в форме веб-чата и/или в форме заказа обратного звонка на сайте в сети «Интернет», владельцем которого является Оператор.

Состав предоставляемых мной персональных данных является следующим: ФИО, адрес электронной почты и номер телефона.
Целями обработки моих персональных данных являются: обеспечение обмена короткими текстовыми сообщениями в режиме онлайн-диалога и обеспечение функционирования обратного звонка.
Согласие предоставляется на совершение следующих действий (операций) с указанными в настоящем согласии персональными данными: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу (предоставление, доступ), блокирование, удаление, уничтожение, осуществляемых как с использованием средств автоматизации (автоматизированная обработка), так и без использования таких средств (неавтоматизированная обработка).

Я понимаю и соглашаюсь с тем, что предоставление Оператору какой-либо информации о себе, не являющейся контактной и не относящейся к целям настоящего согласия, а равно предоставление информации, относящейся к государственной, банковской и/или коммерческой тайне, информации о расовой и/или национальной принадлежности, политических взглядах, религиозных или философских убеждениях, состоянии здоровья, интимной жизни запрещено.
В случае принятия мной решения о предоставлении Оператору какой-либо информации (каких-либо данных), я обязуюсь предоставлять исключительно достоверную и актуальную информацию и не вправе вводить Оператора в заблуждение в отношении своей личности, сообщать ложную или недостоверную информацию о себе.
Я понимаю и соглашаюсь с тем, что Оператор не проверяет достоверность персональных данных, предоставляемых мной, и не имеет возможности оценивать мою дееспособность и исходит из того, что я предоставляю достоверные персональные данные и поддерживаю такие данные в актуальном состоянии.
Согласие действует по достижении целей обработки или в случае утраты необходимости в достижении этих целей, если иное не предусмотрено федеральным законом.
Согласие может быть отозвано мною в любое время на основании моего письменного заявления.

Тюнинг Субару часть 4. Установка турбины

• Варианты увеличения производительности
• Как работает турбокомпрессор
• Типы турбин
• Установка турбины
• Другие статьи цикла «Тюнинг Субару»

Эта часть статьи посвящена повышению производительности мотора за счет установки турбины. Перейти к остальным разделам вы можете по ссылке из оглавления в конце каждой статьи.

Варианты увеличения производительности

Поднять производительность обычного атмосферного двигателя можно без изменения его объема, за счет принудительной подачи дополнительного воздуха в цилиндры и создания давления, выше атмосферного. Для этих целей существует два типа внешних механизмов:

• механический нагнетатель (supercharger), приводимый в движении двигателем
• турбо-нагнетатель (turbocharger), который использует энергию выхлопных газов, то есть работает на отходах

Компрессор с механическим приводом забирает на себя часть энергии двигателя, а турбокомпрессор не требует дополнительных  энергозатрат и обеспечивают более высокий прирост мощности, поэтому сегодня речь пойдет о последнем.

Как работает турбокомпрессор

Принцип действия заключается в следующем: на одном валу закреплены 2 колеса с лопастями, иначе, крыльчатки. Выхлопные газы вращают лопасти одной крыльчатки, она передает движение на вторую, которая, в свою очередь, начинает вращаться и нагнетать в цилиндры двигателя обычный воздух. Естественно, на объем поступающего воздуха оказывает влияние размер самой турбины.

Типы турбин

Обычный турбокомпрессор действует, практически, как насос, поэтому прежде, чем начать подачу воздуха в двигатель, ему необходимо наполниться. Естественно, существенное влияние на результат оказывает размер корпуса турбины, отсюда возникло деление турбин на большие и маленькие.

Если размер невелик, то наполнение произойдет быстрее, и выход на буст произойдет раньше. Правда, значительного прироста мощности в этом случае ожидать не приходится. Большой турбокомпрессор, напротив, способен прокачать больший объем воздуха, обеспечивая максимальную мощность, зато увеличивается турболаг (или другими словами – турбояма).   Для ускорения раскрутки и сокращения турбоямы используются более продвинутые варианты –  твин-турбо и би-турбо. В основном, такая технология применяется на спортивных и гоночных моделях, что объясняется сложной системой управления и высокой ценой.

Сказать, что один тип турбины лучше другого, нельзя – все зависит от того, какую цель вы преследуете. 

Установка турбины

Задача это комплексная и непростая. Нужно понимать, что другие компоненты автомобиля должны будут соответствовать выбранному уровню тюнинга. Помимо выбора оптимального компрессора, понадобятся работы по увеличению прочности и надежности двигателя, доработке системы управления двигателем, впускного коллектора и всей выхлопной системы. Возможно, как шутят мастера, придется перебрать половину автомобиля.

Что касается марок турбин для Субару, то на сегодняшний день основными производителями являются японские компании Ishikawajima Heavy Industries (IHI) и  Mitsubishi Heavy Industries (MHI). Также на российском рынке представлены системы турбонаддува Advanced Vehicle Operations, Апекси, Greddy. Информацию о технических  характеристиках турбин Субару можно найти в статье «Турбина Субару – за и против».

Но окончание установки не означает завершение процесса: турбокомпрессор  Субару требует особого ухода и регулярного техобслуживания, поэтому желательно найти надежный автосервис.

Установка турбины – это дорогостоящий и сложный способ технического тюнинга, зато увеличение мощности и крутящего момента будет впечатляющим.

Все статьи цикла «Тюнинг Субару»

Прочитать другие статьи вы можете, переходя по ссылкам.

1. Виды тюнинга
2. Диагностика и ремонт двигателя – первый шаг к тюнингу
3. Чип-тюнинг Субару, экономично и эффективно
4. Установка турбины Субару
5. Тюнинг топливной системы Субару
6. Настройка выхлопной системы Субару как необходимый этап для тюнинга двигателя
7. Мелкий подготовительный тюнинг
8. Тюнинг двигателя: повышение параметров надежности
9. Новый коленвал, поршни и шатуны Субару – новые возможности
10. Строкер-кит и гильзовка
11. Спортивный распредвал для Субару
12. Закись азота – быстрый результат

Авиалайнер

— Может ли электрический двигатель обеспечить такие же характеристики, как реактивные двигатели на современных самолетах?

Примерно, потенциально, но есть некоторые ключевые различия в сравнении реактивного двигателя и теоретического «электрического реактивного двигателя», которые сильно отличаются от сравнения автомобильного двигателя с электромобилем с приводом от двигателя.

В частности, как упоминалось ранее, турбовентилятор приводится в действие механически за счет теплового расширения воздуха, сжимаемого его компрессором. На крейсерских скоростях (когда реактивный двигатель оптимизирован) это гораздо более экономичная схема, чем работа на крейсерской скорости автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

В принципе, есть два места, где выделяющееся тепло преобразуется в механическую энергию. Во-первых, большая часть тепла, выделяемого при сгорании, улавливается турбиной, которая приводит в действие компрессор. Во-вторых, выхлопное сопло также преобразует тепло, не захваченное турбиной, в кинетическую энергию, ускоряя массовый поток через двигатель, преобразуя дельту давления, создаваемую тепловым расширением, в дельту скорости за счет геометрии сопла. Для сравнения, двигатель внутреннего сгорания преобразует теплоту расширения выхлопных газов в механическую энергию, приводя в движение линейный поршень, и не получает механической энергии от выхлопа. Как правило, турбины более эффективны, чем поршни при преобразовании механической энергии. Существует также третичная эффективность, а именно то, что сгорание при высоких давлениях более эффективно преобразует тепло в давление, поскольку плотность газа выше, поэтому больше химической энергии топлива преобразуется в кинетическую энергию в реактивном двигателе, чем в двигателе внутреннего сгорания, просто в силу более высокого давления реакции горения в реактивном двигателе. «Обратной стороной» реактивного двигателя является то, что для того, чтобы вся система работала с топливом эффективно, вы должны работать на значительной доле Маха, намного быстрее, чем может безопасно работать наземный транспорт. Следовательно, в нынешней парадигме двигатели внутреннего сгорания правят землей, а реактивные двигатели правят небом.

Таким образом, даже при неограниченном энергоснабжении вам все равно придется иметь очень эффективный двигатель с точки зрения экономии энергии. Для загрузки вам потребуется двигатель, работающий на аналогичных крейсерских скоростях. Даже если оставить в стороне бесконечную выработку энергии, мы все равно можем считать, что большее время в воздухе — это более длительный период времени, в течение которого самолет должен быть самодостаточным в отношении энергии, что обычно соответствует большей массе батареи и/или выработке электроэнергии. Большая масса снижает механический КПД при эксплуатации самолета, потому что вам нужно затратить больше энергии для ускорения и замедления дополнительной массы.

Итак, в эквиваленте с электродвигателем у вас, вероятно, все еще есть что-то, напоминающее турбовентилятор. За исключением того, что ваш двигатель в основном приводит в движение вентилятор вашего компрессора, а турбина предназначена в основном для того, чтобы возвращать часть энергии сжатия (которая также генерирует тепло) в энергию для управления определенными функциями двигателя, такими как циркуляция охлаждающей жидкости и смазки, возможно, некоторая регенерация энергии. Так что, вероятно, турбина меньшего размера, но это ставит вас перед неудобным фактом, что сжатие воздуха не очень энергоэффективно как средство создания тяги. Если бы это было так, мы бы использовали в самолетах сжатый воздух.

В целом это означает, что электрификация авиаперевозок, скорее всего, не будет похожа на современную технологию реактивной эры. Применение эффективности электродвигателей к проблеме воздушного транспорта находится в рамках известных технологий, но получившаяся архитектура, вероятно, будет сильно отличаться, так же как фундаментальная архитектура полного электромобиля отличается от бензинового автомобиля. Это, вероятно, также будет означать какую-то принципиально другую инфраструктуру.

большая часть энергии полета расходуется на начальное ускорение, поэтому вполне возможно, что Aerial EV взлетит с взлетно-посадочной полосы, которая больше похожа на взлетно-посадочную полосу авианосца, чем на ровную дорогу, с помощью вспомогательного запуска. Точно так же для рекуперации энергии при посадке снова может использоваться система, более похожая на ту, что используется на авианосцах, только предназначенная для рекуперативного захвата, а не для быстрого замедления.

Если говорить более конкретно, фундаментальная проблема заключается в создании тяги на скоростях, близких к Махам. Эффективность электрических двигателей при преобразовании электрической энергии во вращательную механическую энергию несколько снижается дозвуковой и сверхзвуковой механикой жидкости, потому что самолет должен создавать тягу, ускоряя воздушный поток или тем или иным образом «отталкивая» воздух. На этих скоростях гребные винты в основном начинают терять свою эффективность, и поэтому методы движения выше этих скоростей основаны на расширении газов с передачей тепла газу. Таким образом, чтобы конкурировать в этих областях скорости, необходимо разработать энергоэффективные средства передачи тепла (сжатому) воздушному потоку, что сильно отличается от простого применения известной технологии электродвигателя.

Как работают газотурбинные электростанции

Управление Управление ископаемой энергией и выбросами углерода

Изображение

Турбины внутреннего сгорания (газовые), устанавливаемые на многих современных электростанциях, работающих на природном газе, представляют собой сложные машины, но в основном они состоят из трех основных секций: нагнетает его и подает в камеру сгорания со скоростью сотни миль в час.

Система сгорания , обычно состоящая из кольца топливных форсунок, которые впрыскивают постоянный поток топлива в камеры сгорания, где оно смешивается с воздухом. Смесь сгорает при температуре более 2000 градусов по Фаренгейту. В результате сгорания образуется высокотемпературный поток газа под высоким давлением, который входит и расширяется через секцию турбины.

Турбина представляет собой сложную систему чередующихся стационарных и вращающихся лопастей с аэродинамическим профилем. Когда горячий дымовой газ расширяется через турбину, он вращает вращающиеся лопасти. Вращающиеся лопасти выполняют двойную функцию: они приводят в действие компрессор, чтобы накачать больше сжатого воздуха в секцию сгорания, и вращают генератор для производства электроэнергии.

Наземные газовые турбины бывают двух типов: (1) двигатели с тяжелой рамой и (2) авиационные двигатели. Двигатели с тяжелой рамой характеризуются более низким коэффициентом давления (обычно ниже 20) и, как правило, имеют большие физические размеры.

Степень сжатия – это отношение давления нагнетания компрессора к давлению воздуха на входе. Авиационные двигатели произошли от реактивных двигателей, как следует из названия, и работают при очень высокой степени сжатия (обычно более 30). Авиационные двигатели, как правило, очень компактны и полезны там, где требуется меньшая выходная мощность. Поскольку турбины с большой рамой имеют более высокую выходную мощность, они могут производить большее количество выбросов и должны быть спроектированы для достижения низкого уровня выбросов загрязняющих веществ, таких как NOx.

Одним из ключевых факторов эффективности отношения топлива к мощности турбины является температура, при которой она работает. Более высокие температуры обычно означают более высокую эффективность, что, в свою очередь, может привести к более экономичной работе. Газ, протекающий через турбину типичной электростанции, может иметь температуру до 2300 градусов по Фаренгейту, но некоторые из критических металлов в турбине могут выдерживать температуры только до 1500–1700 градусов по Фаренгейту.

Следовательно, воздух из компрессора может использоваться для охлаждения. ключевые компоненты турбины, снижая предельную тепловую эффективность.

Одним из главных достижений программы Министерства энергетики США по созданию усовершенствованных турбин стало преодоление прежних ограничений по температуре турбины за счет сочетания инновационных технологий охлаждения и передовых материалов. Усовершенствованные турбины, появившиеся в результате исследовательской программы Департамента, смогли повысить температуру на входе в турбину до 2600 градусов по Фаренгейту, что почти на 300 градусов выше, чем в предыдущих турбинах, и достичь эффективности до 60 процентов.

Другим способом повышения эффективности является установка рекуператора или парогенератора-утилизатора (HRSG) для извлечения энергии из выхлопных газов турбины. Рекуператор улавливает отработанное тепло в выхлопной системе турбины для предварительного нагрева нагнетаемого компрессором воздуха перед его подачей в камеру сгорания.