Как функционирует газотурбинный двигатель?
Содержание
- Отличительные черты газотурбинных двигателей
- Устройство и принцип работы агрегата
- минусы и Плюсы двигателя
- Виды газотурбинных двигателей
- Двухпоршневой и малоразмерный двигатель
- Агрегат со вольно поршневым генератором
Газотурбинный двигатель — представляет собой тепловой силовой агрегат, что осуществляет собственную работу по принципу реструкуризации тепловой энергии в механическую.
Ниже детально разглядим, как трудится газотурбинный двигатель, а кроме этого его устройство, разновидности, преимущества и недочёты.
Отличительные черты газотурбинных двигателей
Сейчас самый обширно подобный тип моторов употребляется в авиации. Увы, но из-за изюминок устройства они не смогут использоваться для простых автомобилей .
По сравнению с вторыми агрегатами внутреннего сгорания газотурбинный движок владеет громаднейшей удельной мощностью, что есть его главным плюсом. Кроме этого таковой двигатель способен функционировать не лишь на бензине, но и на множества вторых видах жидкого горючего.
В большинстве случаев, он трудится на керосине или на дизельном горючем.
Газотурбинный и поршневой двигатель, каковые устанавливаются на «легковушках» за счет сжигания горючего изменяют химическую энергию горючего в тепловую, а после этого и в механическую.
Но сам процесс у данных агрегатов мало различается. И в том и в втором движке сперва осуществляется забор (то имеется воздушный поток поступает в мотор), после этого происходит впрыск и сжатие горючего, затем ТВС загорается, благодаря чего очень сильно расширяется и в результате выбрасывается в воздух.
Различие пребывает в том, что в газотурбинных аппаратах все это проходит в одно время, но в разных частях агрегата. В поршневом же все осуществляется в одной точке, но по очередности.
Проходя через турбинный мотор, воздушное пространство очень сильно сжимается в количестве и именно поэтому увеличивает давление практически в сорок раз.
Единственное перемещение в турбине это вращательное, в то время, когда как в иных агрегатах внутреннего сгорания, кроме вращения коленвала кроме этого происходит перемещение поршня.
КПД и мощность газотурбинного двигателя выше чем у поршневого, не обращая внимания на то, что размеры и вес меньше.
Для экономного потребления горючего газовая турбина оснащена теплообменником — диском из керамики, что функционирует от двигателя с маленькой частотой вращения.
Устройство и принцип работы агрегата
По собственной конструкции движок не сверхсложный, он представлен камерой сгорания, где оборудованы свечи и форсунки зажигания, каковые нужны для добычи и подачи горючего искрового заряда. Компрессор оснащен на валу вместе с колесом, владеющим особенными лопатками.
Кроме этого мотор складывается из таких составляющих как — редуктор, канал впуска, теплообменник, игла, выпускной трубопровод и диффузор.
Во время вращения компрессорного вала, воздушный поток, поступающий через канал впуска, захватывается его лопастями. По окончании повышения скорости компрессора до пятисот м в секунду, он нагнетается в диффузор.
Скорость у воздуха на выходе диффузора понижается, но давление возрастает. После этого воздушный поток оказывается в теплообменнике, где происходит его нагрев за счет отработанных газов, а затем воздушное пространство подается в камеру сгорания.
Вместе с ним в том направлении попадает горючее, которое распыляется через форсунок. По окончании того как горючее перемешивается с воздухом, создается топливно-воздушная смесь, которая загорается благодаря искре приобретаемой от свечи зажигания.
Давление в камере наряду с этим начинает возрастать, а турбинное колесо приводится в воздействие за счет газов попадающих на лопатки колеса.
В итоге осуществляется передача крутящего момента колеса на трансмиссию авто, а отходящие газы выбрасываются в воздух.
минусы и Плюсы двигателя
Газовая турбина, как и паровая, развивает громадные обороты, что разрешает ей набирать хорошую мощность, не обращая внимания на собственные компактные размеры.
Охлаждается турбина весьма легко и действенно, для этого не необходимо каких-либо дополнительных устройств. У нее нет трущихся элементов, а подшипников очень мало, за счет чего движок способен функционировать надежно и продолжительное время без поломок.
Основной минус аналогичных агрегатов в том, что цена материалов, из которых они изготавливаются высокая. Цена на ремонт газотурбинных двигателей также большая.
Но, не обращая внимания на это они улучшаются и разрабатываются во многих государствах мира, включая отечественную.
Газовую турбину не устанавливают на автомобили , в первую очередь из-за постоянной потребности в ограничении температуры газов, каковые поступают на турбинные лопатки. Благодаря этого понижается КПД аппарата и увеличивается потребление горючего.
Сейчас уже придуманы кое-какие способы, каковые разрешают повысить КПД турбинных двигателей, к примеру, с помощью охлаждения лопаток либо применения тепла выхлопных газов для обогрева воздушного потока, что поступает в камеру. Исходя из этого в полной мере быть может, что через некое время разработчики смогут создать экономичный двигатель собственными руками для автомобиля.
Среди основных преимуществ агрегата возможно кроме этого выделить:
- Низкое содержание вредоносных веществ в выхлопных газах;
- Простота в обслуживании (не необходимо поменять масло, а все подробности владеют износостойкостью и долговечностью);
- Нет вибраций, потому, что имеется возможность свободно сбалансировать вращающейся элементы;
- Низкий уровень шума во время работы;
- Хорошая черта кривой крутящего момента;
- Заводиться скоро и гладко, а отклик двигателя на газ не запаздывает;
- Повышенная удельная мощность.
Виды газотурбинных двигателей
По собственному строению эти агрегаты разделяются на четыре типа. Первый из них это турбореактивный, его в большинстве собственном устанавливают на армейские самолеты, владеющие высокой скоростью.
Принцип работы содержится в том, что газы, выходящие на громадной скорости из мотора, через сопло толкают самолет вперед.
Второй тип — турбиновинтовой. Его устройство от первого отличается тем, что он имеет еще одну секцию турбины.
Эта турбина составлена из последовательности лопаток, каковые забирают остаток энергии у газов, прошедших через турбину компрессора и именно поэтому реализовывают вращение воздушного винта.
Винт может размешаться как в задней части агрегата, так и в передней. Отходящие газы выводятся через выхлопные трубы.
Таковой реактивный аппарат оснащается на самолетах, летающих на низкой скорости и на малой высоте.
Третий тип — турбовентиляторный, что похож по собственной конструкции на прошлый двигатель, но у него 2-я турбинная секция забирает энергию у газов не всецело и исходя из этого подобные движки кроме этого владеют выхлопными трубами.
Основная изюминка для того чтобы двигателя в том, что его вентилятор, закрытый в кожух, трудится от турбины низкого давления. Исходя из этого движок именуют еще 2-х контурным, потому, что воздушный поток проходит через агрегат, являющейся внутренним контуром и через собственный внешний контур, нужный лишь только для направления потока воздуха, что толкает мотор вперед.
Самые новейшие самолеты оборудованы как раз турбовентиляторными двигателями. Они действенно функционируют на громадной высоте, а кроме этого отличаются экономичностью.
Последний тип — турбовальный. устройство и Схема газотурбинного двигателя этого типа практически такая же, как и у прошлого движка, но от его вала, что присоединен к турбине, приводится в воздействие фактически все.
Значительно чаще его устанавливают в вертолеты, и кроме того на современные танки.
Двухпоршневой и малоразмерный двигатель
Самый распространен двигатель с двумя валами, оборудованный теплообменником. В сравнении с агрегатами, у которых всего 1 вал, такие аппараты более действенные и замечательные.
2-х вальный двигатель оснащен турбинами, одна из которых предназначена для привода компрессора, а вторая для привода осей.
Подобный агрегат снабжает машине хорошие динамические характеристики и уменьшает кол-во скоростей в трансмиссии.
Кроме этого существуют малоразмерные газотурбинные двигатели. Они складываются из компрессора, газо-воздушного теплообменника, камеры сгорания и двух турбин, одна из которых находятся в одном корпусе со сборником газа.
Малоразмерные газотурбинные двигатели используются в главном на вертолётах и самолётах, каковые преодолевают громадные расстояние, а кроме этого на беспилотных летательных устройств и ВСУ.
Агрегат со вольно поршневым генератором
На сегодняшний сутки аппараты этого типа являются самые перспективными для авто. Устройство движка представлено блоком, что соединяет поршневой компрессор и 2-х тактовый дизель.
В середине находится цилиндр с наличием двух поршней объединенных приятель с втором с помощью особого приспособления.
Работа движка начинается с того, что воздушное пространство сжимается во время схождения поршней и происходит возгорание горючего. Газы образуются за счет сгоревшей смеси, они содействуют расхождению поршней при повышенной температуре.
После этого газы оказываются в газо-сборнике. За счет продувочных щелей в цилиндр попадает пережатый воздушное пространство, помогающий очистить агрегат от отработанных газов.
После этого цикл начинается заново.
