Содержание
Чем отличается турбина от компрессора?
Во многих современных машинах от холодильника до автомобиля, от корабля до самолета используются агрегаты, называемые турбинами и компрессорами.
турбина. Каждый из них имеет свое назначение и отличия. Без них трудно представить современное машиностроение, транспорт и энергетику.
Как работает турбина
То, что называется турбиной, по сути, является беспрерывно работающим ротационным двигателем. Она представляет собой ротор или ее рабочий орган, который вращается под воздействием воды, пара или газа. В обобщенном виде их именуют рабочим телом. Такое воздействие осуществляется посредством закрепленных по окружности ротора лопаток или лопастей на которые падает поток рабочего тела. В результате кинетическая или внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую, вращая соединенные с ротором агрегаты. Сегодня турбина — обычное явление, однако только в XIX веке появились первые работоспособные образцы.
Турбина автомобиля
На современных турбинах имеются две главные части. Это подвижное рабочее колесо, состоящее из установленных на роторе лопаток. Именно оно напрямую создает вращение. К неподвижной части турбины относится сопловый аппарат, состоящий из лопаток, обеспечивающих рабочему телу необходимое направление потока при его воздействии на лопатки рабочего колеса. Этот поток может перемещаться вдоль или перпендикулярно валу турбины. Отдельным типом турбин выделяют турбокомпрессоры.
Как работает турбина
Для повышения эффективности турбин в условиях значительных тепловых перепадов могут создаваться турбины с несколькими контурами. Они могут иметь от одного до трех валов с разным расположением и оснащаться общим редуктором. Все турбины оснащаются регулятором безопасности, который в автоматическом режиме регулирует частоту вращения рабочего органа.
Сфера применения турбин чрезвычайно широка. Они являются составной частью приводов морских и воздушных судов, некоторых автомобилей, работают в различных гидронасосах и гидродинамических передачах.
Турбины выступают приводами генераторов. вырабатывающих электрическую энергию на гидро, тепловых и атомных электростанциях. Все большее распространение получают турбинные устройства в двигателях внутреннего сгорания.
В соответствии с типом рабочего тела турбины подразделяются на паровые. газовые и гидротурбины. На их основе созданы газотурбинные и турбореактивные, турбовентиляторные двигатели. Почти все боевые корабли имеют турбинные двигательные установки. Они состоят из компрессора для нагнетания воздуха, камеры сгорания, газовой турбины и различного вспомогательного оборудования.
Зачем нужен компрессор
Для того, чтобы сжимать и транспортировать воздух и различные газы, применяется компрессор. Он приводится в действие двигателем. В соответствии со спецификой создания высокого давления и особенностями конструкции компрессоры могут быть динамическими и объемными. В первых происходит сжатие газообразного вещества за счет механической энергии на их валу.
Установленные на нем лопатки гонят газ в определенном направлении и сжимают его. Компрессоры, работающие по динамическому принципу, бывают осевыми и центробежными. Это зависит от типа рабочего колеса и направления потока.
Компрессор автомобильный
В турбокомпрессорах газ сжимается вследствие неподвижной и вращающейся решетками областей. Объемные компрессоры так называются потому, что во время работы в них меняется объем камеры, в которой сжимается газ. Это самый распространенный тип компрессоров. Основными среди них являются те, в которых происходит процесс сжатия за счет работы поршня в цилиндре, а также машины, в которых сжимающий элемент вращается. Их еще называют роторными.
Турбокомпрессор
Компрессоры могут иметь общее назначение или применяться в конкретных производствах. Они широко используются в химической промышленности, газотранспортных системах, в строительстве, транспорте, пищевой промышленности и других отраслях. Без компрессоров не обходятся холодильные установки.
Компрессоры сжимают воздух для работы различных инструментов и установок в промышленности, сервисных службах и на стройках, для обеспечения работы. Сжимают кислород, азот, хлор и другие газы для различных нужд.
Устройство поршневого компрессора
В действие они могут приводиться двигателями внутреннего сгорания и электрическими, газовыми и паровыми турбинами. Для использования в местах, где отсутствует электричество, обычно применяют дизельные компрессорные установки.
Компрессоры во время работы нагреваются и требуют охлаждения, которое бывает жидкостным или воздушным. Они могут работать стационарно или быть мобильными и портативными.
Некоторые компрессоры могут создавать не только давление и разрежение. Показателями производительности компрессоров является обычно кубометр (тысячи, миллионы кубометров) газа в единицу времени. Они зависимости от назначения, могут создавать малое, среднее, высокое и сверхвысокое давление.
В чем различия
- Главное отличие турбины от компрессора в том, что турбина это двигатель, в котором кинетическая энергия воды, пара или газа преобразуется в механическую энергию, обеспечивающую движение иди технологические процессы.
Компрессор нужен, чтобы сжимать газ и подавать его под давлением, в том числе и для работы турбины. - Рабочим телом в турбине может быть вода, газ или воздух. В компрессоре только газообразные вещества.
- Мощность турбины измеряется в киловаттах или лошадиных силах. Параметром, производительности компрессора является давление, которое может указываться в паскалях или атмосферах.
- Турбина может развивать мощность в зависимости от интенсивности подачи на ее лопатки рабочего тела. У компрессора мощность фиксированная.
- Турбина является технически более сложным устройством, чем компрессор.
Компрессор нужен, чтобы сжимать газ и подавать его под давлением, в том числе и для работы турбины.Авто и мотоКомментировать
Турбина и компрессор, назначение
Турбина и компрессор имеет общее назначение — они предназначены для повышения мощности двигателя.
Но принцип работы и особенности их использования отличаются. Ниже рассмотрим, в чем особенности каждого из агрегатов, для чего они предназначены, в чем плюсы и минусы. Отдельно поговорим об особенностях ремонта и выборе производителей современных авто.
Оглавление
- Назначение турбины и компрессора
- Принцип работы и устройство турбины
- Достоинства и недостатки турбины
- Устройство и принцип работы компрессора
- Достоинства и недостатки компрессора, ремонт
- Видео «Чем отличается турбина от турбокомпрессора»
Назначение турбины и компрессора
Двигатель с компрессором или турбиной выдает лучшую динамику, чем обычный атмосферный силовой агрегат. Благодаря действию этих узлов, увеличивается производительность и крутящий момент, что особенно заметно на больших оборотах.
Важно
Добиться этого удается путем подачи большего объема воздуха в камеру сгорания (для компрессора) или дополнительно увеличения давления внутри системы впуска (для турбины).
Главное отличие устройств состоит в применении разных источников.К примеру, компрессор — полностью независимое устройство, которое работает от вала двигателя. Это упрощает его обслуживание и ремонт. Турбина же использует энергию выхлопных газов и привязана к силовому агрегату. Она выдает более высокие обороты, но и нагревается активнее.
Принцип работы и устройство турбины
Турбина двигателя представляет собой сложный узел, работающий без остановки и использующий энергию выхлопных газов. Его целью является повышение давления в коллекторе пуска для обеспечения большего поступления воздуха и, соответственно, кислорода в камеру сгорания.
Конструктивно турбина состоит из пары «улиток»:
- Компрессора. Используется для всасывания воздушного потока и его передачи в коллектор впуска.
- Горячей части. Сюда проходят выхлопные газы, которые вращают колесо системы и выходят в направлении системы выхлопа.
Также в состав турбины входит две крыльчатки (компрессора и горячей части), картридж шарикоподшипникового типа и кожух, объединяющий в себе все элементы и контур охлаждения.
Во время работы турбина принимает большую нагрузку и нагревается. В горячую часть устройства поступает выхлоп с высокой температурой. Во избежание преждевременного разрушения устройства корпус турбины изготавливается с применением чугуна с добавлением специальных элементов.
Турбинный вал может раскручиваться до 200 000 об/мин, поэтому при изготовлении узла предъявляются высокие требования к точности подгонки и качеству смазки. Особое внимание уделяется система охлаждения, которая бывает двух видов:
- Охлаждение маслом. Отличается упрощенной конструкцией и меньшей стоимостью узла. Из минусов — более низкая эффективность, высокие требования к маслу и контролю температуры смазки. При нагреве некачественное масло разрушается, из-за чего элементы узла забиваются, и может потребоваться замена турбины.
- Охлаждение маслом и антифризом. При комплексном подходе обеспечивается большая эффективность охлаждения. Сама конструкция более сложная, что влияет на стоимость.
В некоторых случаях может использоваться две турбины. Такая система называется twin-turbo. Цель системы состоит в дополнительном увеличении объема и давления при подаче воздуха, что необходимо в спортивных соревнованиях. Еще один вариант —biturbo, когда последовательно монтируется две разные турбины для повышения эффективности работы.
В большинстве случаев принцип действия турбины имеет следующий вид:
- Выхлопные газы от коллектора впуска идут к патрубку турбинной части и попадают на крыльчатку.
- Под действием газов крыльчатка вращается и заставляет двигаться компрессор, увеличивающий давление в цилиндре.
Мощность двигателя увеличивается на 25-40 процентов.
Для повышения эффективности турбонаддува может использоваться интеркулер. В его функции входит охлаждение воздуха перед отправкой в коллектор впуска и камеру сгорания. Это обеспечивает подачу большего объема кислорода, ведь в холодном состоянии он занимает меньше места.
Главное отличие турбины бензинового и дизельного двигателя состоит в температуре работы.
Если в дизеле выхлопные газы нагреваются на уровне 800-850 градусов Цельсия, в бензиновых моторах этот параметр почти всегда выше 1000 градусов Цельсия. Следовательно, требования к материалам изготовления также будут различаться. Имеются и конструктивные отличия, поэтому не бензиновые и дизельные моторы ставятся разные виды турбин. Они не взаимозаменяемы.
Достоинства и недостатки турбины
После анализа принципа действия бензиновой и дизельной турбины, стоит подвести итог в вопросе слабых и сильных мест этого устройства.
Преимущества:
- Высокая эффективность. Увеличение мощности может достигать 45-50%.
- Раскрутка до 200 000 оборотов, что в 16 крат больше того, что может компрессор.
- Сохранение лошадиных сил автомобиля.
- Улучшенные тяговые усилия на низких оборотах.
- Компактные размеры.
- Экологичность работы.
Недостатки:
- Применение моторного масла для смазки. Это значит, что частота его замены увеличивается где-то на треть.
- Небольшой срок службы. В среднем турбина двигателя служит не больше 150 000 км.
- Высокая стоимость обслуживания. Ремонт турбины почти всегда обходится в крупную сумму.
- Особенности эксплуатации. Турбина требует выделения некоторого времени для остывания.
- Увеличение расхода масла. В среднем на 10 000 км расходуется один литр масла.
- Сложность настройки и установки. Для выполнения работ всегда необходимо привлекать специалиста.
- Привязка к двигателю. Если мотор выдает небольшое количество оборотов, турбина бесполезна. Только при активной раскрутке коленвала повышается эффективность устройства.
Ремонт турбины двигателя может потребоваться при загрязнении смазки двигателя из-за несвоевременной эксплуатации, недостаточном количестве масла или износом под действием посторонних элементов.
Кроме того, устройство быстрей выходит из строя при эксплуатации в экстремальных условиях и использовании герметика вместо резинки для улучшения качества соединения.
Распознать поломку турбины можно по следующим признакам:
- нехарактерные звуки;
- серый, белый или черный дым из выхлопной трубы;
- ухудшение динамики разгона;
- уменьшение тяги мотора.
Ремонт турбины важно проводить только у профессионалов. Это обусловлено следующими особенностями:
- Любая неправильная натяжка болтовых соединений ведет к неправильной работе или повреждению.
- В конструкции есть множество мелких деталей, которые нужно смазывать и чистить.
- Обязательна балансировка всех крутящихся узлов. Для этого применяется специальная и дорогостоящая аппаратура.
- Люфт ротора должен строго соответствовать заводским требованиям.
Для продления срока службы турбины важно регулярно проводить ТО двигателя, своевременно менять масло, защищать систему от попадания посторонних элементов.
Кроме того, важно использовать только качественные комплектующие и давать двигателю нагреться перед началом движения.
Устройство и принцип работы компрессора
Автомобильный компрессор представляет собой механический нагнетатель, необходимый для подачи в камеру сгорания воздуха в большем объеме и с увеличенным давлением. Это отдельный узел, работающий от коленчатого вала и получающий крутящий момент через ремень или цепь.
Компрессоры бывают трех типов:
- Роторные. Внутри расположены кулачковые валы, которые и обеспечивают дополнительную подачу воздуха. Это наиболее старая конструкция, которая была создана еще в 1860-м, а в 1900-м впервые установлена на машину. Такой вид компрессора редко применяется из-за больших размеров и веса. Кроме того, поток воздуха имеет прерывистый характер, что приводит к колебаниям (провалам) мощности.
- Двухвинтовые. Конструктивно состоят из двух лопастных роторов, отличающихся большей эффективностью. Они работают на таком же принципе, как и роторные, но сжатие воздуха происходит внутри устройства. Как результат, при работе не возникает провалов мощности.
- Центробежные. Внутри находится крыльчатка. Такие турбины отличаются наибольшей эффективностью и позволяют добиться большей мощности. Крыльчатка внутри раскручивается до 60 000 оборотов в минуту, что обеспечивает высокую центробежную силу. Такие устройства компактны, что позволяет устанавливать их на авто с малолитражными моторами.
Как результат, при работе не возникает провалов мощности.Принцип работы построен на захвате воздуха компрессором, его сжатии в ограниченном пространстве и сбросе в коллектор впуска.
Достоинства и недостатки компрессора, ремонт
Многие производители принимают решение поставить компрессор двигателя вместо турбины. Это обусловлено следующими преимуществами:
- Больший срок службы и повышенная прочность.
- Увеличение производительности на 10-15%.
- Неприхотливость в обслуживании.
- Способность работать продолжительное время без риска поломки.
- Независимость от двигателя. Это отдельное устройство, которое раскручивается от коленчатого вала, а не отработавших газов.
- Отсутствие скачков мощности.
- Не требовательность к оборотам мотора.
- Легкость установки своими руками.
- Отсутствие проблем с «поеданием» моторного масла.
- Более низкая цена.
- Приведение в действие сразу после запуска двигателя.
- Фиксированная мощность.
Это отдельное устройство, которое раскручивается от коленчатого вала, а не отработавших газов.Недостатки:
- Дает меньшую эффективность, чем турбина.
- Ограничение оборотов — до 10 000-12 000.
- Потребление до 20% от мощности мотора.
- Некоторые варианты компрессоров уже не производятся.
- Расходование большего количества горючего.
Необходимость ремонта компрессора возникает в более редких случаях, ведь они отличаются более простой конструкцией и реже ломаются. Проблему можно распознать по снижению мощности мотора, ухудшению динамики и появлению постороннего шума.
Как результат, может потребоваться замена узла или натяжение ремня коленвала, который приводит во вращение компрессор.
В наиболее сложных случаях необходима установка нового устройства.Осмотр механического нагнетателя рекомендуется проводить раз в 10 000 км. Для выполнения работы нужны специальные знания и опыт, а весь процесс занимает не более нескольких минут.
Турбина или компрессор, тенденции автопрома
Несмотря на ряд недостатков, популярность у производителей получила именно турбина. Ее установка не влияет на потерю лошадиных сил, она монтируется напрямую в двигатель и позволяет разогнать автомобиль до большей скорости. Прибавка в мощности силового агрегата также более внушительна. Конечно, установка турбины влияет на стоимость автомобиля и требует более ответственного подхода в обслуживании, но покупатели готовы платить за дополнительную мощность.
Вариант с компрессором часто применяется в спорте, где главный упор делается на надежность, простоту эксплуатации и ресурс.
В отличие от турбины здесь нет зависимости от оборотов, а устройство сразу повышает мощность при нажатии на педаль газа. Здесь нет запаздывания, как в случае с турбиной, что очень важно при соревнованиях на небольшие дистанции. Но прибавка мощности менее значительная, что часто вынуждает отдать предпочтение в пользу турбины.Многие производители не стали выбирать и используют сразу два устройства. Такой вариант несложно распознать по обозначению TSI на двигателе. Это означает, что здесь применяется комплексный турбонаддув двигателя — с помощью турбинного и механического нагнетателей.
Итоги
С учетом сказанного ясно, что задачи турбины и компрессора идентичны— увеличение мощности и динамики двигателя. Но они имеют разную конструкцию, индивидуальный принцип действия, а также свои плюсы и минусы. Турбокомпрессор позволяет добиться большей мощности, но он дорогой и требует профессионализма при эксплуатации.
Механический нагнетатель, наоборот, отличается более простой конструкцией и возможностью самостоятельного обслуживания, но дает меньшую прибавку.
Не удивительно, что многие производители не стали выбирать, а задействовали сразу две системы одновременно.
Чем отличается турбина от турбокомпрессора
Какая визуальная разница между вентиляторами турбины и вентиляторами компрессора?
спросил
Изменено
6 лет, 5 месяцев назад
Просмотрено
6к раз
$\begingroup$
Как определить, является ли данный вентилятор вентилятором компрессора или вентилятором турбины, просто путем визуального осмотра? Кроме того, может ли визуальный осмотр вентилятора помочь в определении ступени компрессора/турбины, т.
е. является ли вентилятор турбиной высокого давления/лопаткой компрессора или турбиной низкого давления/лопастью компрессора?
- турбина
- компрессор
$\endgroup$
$\begingroup$
Предположим, мы говорим об осевых компрессорах/турбинах
Лопасти компрессора, как правило, тонкие и прямые и напоминают крошечное прямоугольное крыло с небольшим изгибом.
Источник изображения
Лопасти турбины более изогнуты, часто имеют почти U-образную форму (как те, что показаны здесь). В особенно больших и новых двигателях, где эффективность имеет решающее значение, лопатки турбины часто имеют крошечные отверстия:
Источник изображения
Чтобы различать ступени высокого и низкого давления (компрессор или турбина не имеет значения), длину лопасти и ее кручение (т.е.
насколько аэродинамический профиль поворачивается вокруг оси лезвие, идущее от корня к кончику) являются ключевыми: более короткие и изогнутые лезвия будут лезвиями высокого давления, более длинные и прямые лезвия будут низким давлением.
Обратите внимание, что две лопасти одинаковой длины могут исходить одна из ступени высокого давления, а другая из ступени низкого давления другого двигателя: «короткий» и «длинный» относятся к размеру двигателя.
С другой стороны, радиальные компрессоры и радиальные турбины отличить труднее.
$\endgroup$
5
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
реактивный двигатель — Компрессоры и турбина вращаются с одинаковой скоростью?
спросил
Изменено
3 года, 1 месяц назад
Просмотрено
744 раза
$\begingroup$
Поскольку турбина и компрессоры соединены друг с другом общим валом, вращаются ли они с одинаковой скоростью. Потому что я читал, что в некоторых реактивных двигателях (одноконтурных) они не вращаются с одинаковой скоростью:
Одноконтурный реактивный двигатель. Это те реактивные двигатели, у которых внутри один вал. Компрессоры и турбины вращаются на одном валу. Скорость компрессоров и турбин уменьшается на полпути вниз по ступеням компрессора, поэтому они не могут соответствовать местному воздушному потоку. Различные турбины и компрессоры вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, что приводит к их неэффективности.
(quora.com)
Это правда?
- реактивный двигатель
- турбина
- компрессор
$\endgroup$
4
$\begingroup$
Вот одна неудачно сформулированная цитата:
Одноконтурный реактивный двигатель.
