Bazele de turbocompresoare. Partea 3.
Aceasta și partea următoare va fi puțin mai dificilă primele două, în care ne vom uita la componentele hărții compresorului, cum să evalueze „raportul de presiune“ și masa fluxului de aer al motorului, precum și modul în care să atragă un punct de pe harta compresorului pentru selectarea corectă a turbocompresorului.
Și puneți un calculator lângă tine - veți avea nevoie de ea atunci când studiați acest lucru și următorul articol :)
În primul rând, să desemnați și să explicați câțiva dintre termenii pe care îi vom întâlni în acest articol:
Conceptul de presiune absolută și relativă.
Prin presiune absolută înțelegem presiunea relativă la vidul total. În consecință, acesta poate fi mai mare decât sau egal cu zero. Pe Pământ la nivelul mării, se presupune că este egal cu o atmosferă sau cu 1 atm.
Prin presiune relativă se înțelege presiunea relativă la presiunea atmosferică. În consecință, poate fi pozitiv sau negativ, în funcție de faptul dacă este mai mult sau mai puțin decât atmosferic.
Să le considerăm folosind exemplul presiunii din galeria de admisie a motorului. Toată lumea a văzut probabil în dispozitivele lor de viață care arată un impuls. Astfel de dispozitive arată exact presiunea relativă. Pe motor, la ralanti, acestea arată o deversare de -0,65 ..- 0,75 atm. La supraîncărcare putem vedea valorile de 1,0. 2,0 și mai mult de atmosfere. Toate acestea reprezintă valoarea presiunii relative. Valorile absolute vor fi întotdeauna mai mult de 1,0, deoarece trebuie să adăugăm o atmosferă de presiune atmosferică, în raport cu care dispozitivul își arată valorile.
Ie pe XX presiunea absolută va fi egală cu +0.25 .. + 0.35, iar pe supraalimentarea, respectiv 2.0..3.0.
Componentele plăcii compresoare
Harta compresoarelor este un grafic care descrie caracteristicile specifice ale compresorului în diferite moduri de funcționare. Printre aceste caracteristici vom analiza: eficiența compresorului, domeniul de debit al aerului de masă, posibilitatea de a lucra la presiuni diferite, precum și viteza de rotație a arborelui turbinei.
Mai jos este o hartă tipică a compresorului cu numele componentelor sale.
Luați în considerare "/>
De-a lungul axei verticale am localizat Ratio presiune sau „raport de presiune“, valoarea descrisă ca fiind raportul dintre presiunea absolută la orificiul de evacuare al compresorului la presiunea absolută la intrare:
în cazul în care:
PR este raportul dintre presiuni
Pcr - presiune absolută la ieșirea compresorului
Pin - presiune absolută la intrarea compresorului
* Foarte brutal vorbind, această valoare arată pur și simplu de câte ori compresorul a stors aerul.
Cum se calculează raportul de presiune: De exemplu, dorim să luăm în considerare situația de funcționare a compresorului la 0,7 atmosfere de stimulare în rezervor. În primul rând, ne amintim că "presurizarea" este o presiune relativă și că trăim întotdeauna numai în termeni absoluți. Prin urmare, adăugați imediat la aceasta 1,0 presiune atmosferică și mai mult înseamnă că avem 1,7 atm de presiune absolută în rezervor
În cazul nostru, la presiunea atmosferică normală la intrarea în turbină, raportul de presiune va fi:
PR = Pcr / Pin = 1,7 / 1,0 = 1,7
Dar, de fapt, totul este ceva mai complicat. Din cauza prezenței în sistemul de filtrare a aerului, presiunea la intrarea compresorului este în general mai mică decât presiunea atmosferică. În funcție de dimensiunea și calitatea filtrului, acesta poate fi mai mic cu 0,02-0,10 atm. Să presupunem că este mai mică decât atmosferic la 0,05 atm.
Apoi formula noastră va avea următoarea formă:
PR = 1,7 / (1,0-0,05) = 1,7 / 0,95 = 1,79
Din nou, pentru a calcula raportul de presiune, trebuie să cunoaștem creșterea pentru care o numărăm și descărcarea la intrarea din fața compresorului. După asta
PR = (1,0 + presiune de ieșire a compresorului) / (1,0 - vid la intrare)
În cazul unei mașini sport fără filtru de aer, putem lua divizorul nostru întotdeauna egal cu unul și considerăm pur și simplu PR = 1 + Presiune la ieșire.
Fluxul de aer sau fluxul de aer
Pe axa orizontală avem un "flux de aer masic".
Aceasta este valoarea indicând masa aerului care trece pe unitatea de timp prin compresor și, în consecință, mai departe prin motor. Din punct de vedere istoric, această valoare pe cardurile compresorului este exprimată în lb / min sau în limba rusă în kilograme de aer pe minut. Pound este de 0,45 kg, iar minutul este de 60 de secunde :)
Din moment ce, așa cum am trecut deja, puterea motorului este direct dependentă de cantitatea de combustibil amestecului de aer care trece prin el, debitul masic, este una dintre principalele caracteristici pe care le putem obține, studiind harta compresorului. Când trec prin motor 1 litru de aer pe minut, motoarele moderne produc o medie de 9-11 cai putere. În consecință, chiar și o privire sumară asupra hărții compresoarelor ne poate spune ce capacitate potențială ne putem aștepta cu această turbină. In exemplul de mai sus, regiunea de capăt a compresorului cu aproximativ 52 de lire, respectiv această turbină poate fi estimată aproximativ pe 500ls imediat.
Limita de supratensiune este linia stângă extremă a hărții compresorului. Operația compresorului este la stânga acestei limite, adică în afara domeniului indicat de cardul compresorului, datorită instabilității fluxului de aer, exploziilor și defecțiunilor de suflare. Funcționarea continuă a compresorului în acest mod duce la o defecțiune prematură a compresorului, având în vedere sarcina variabilă mare a lagărelor și a rotorului compresorului.
Turbină "/>
Primul este cel mai des întâlnit - cu o închidere ascuțită a clapetei de accelerație, când fluxul de masă de aer prin motor scade brusc, dar turbina se învârte încă destul de repede. Aceasta ne aruncă instantaneu spre stânga pe harta compresorului în zona Surge. Dar deschiderea rapidă a ventilului de evacuare a gazelor de ardere reorientează fluxul de aer prin turbine, eliberând excesul de exces de aer în atmosferă.
Cel de-al doilea caz este apariția Surge în modul de încărcare completă, de obicei la turații reduse, când turbina începe să explodeze. Este mult mai periculos, deoarece poate dura o perioadă relativ lungă, mai ales la unelte de mare viteză. În mod obișnuit, acest lucru se datorează unei viteze prea mari de rotație a turbinei și unei presiuni mari create în compresor, cu un debit total relativ scăzut al aerului prin motor. Acesta este de obicei observat pe hibrizi cu o mică parte fierbinte, o mică parte fierbinte A / R și o parte mare a compresorului.
Un alt mod care ajută la reducerea probabilității ca compresorul să cadă în zona Surge este utilizarea unui compresor care se hrănește cu așa-numitul "Giulgiul portat". De fapt, acestea sunt canale de by-pass construite în compresor:
Se poate vedea, "/>
Cum arată în viața reală? Mai jos este o fotografie a două turbine din seria 30, primele 3071 fără "Giulgiul Ported", al doilea 3076 cu fabrica "Giulgiul Ported"
Există, de asemenea, posibilitatea de a finaliza compresorul din fabrică, care se găsește sub "Giulgiul portat", dacă nu a fost fabricat din uzină. De exemplu, în cazul modelului GT3582R, se arată astfel:
Să vedem "/>" Limita eficacității "," Zonele de eficiență a compresorului "și" Viteza de rotație a turbinei "
Limit "/>
Deoarece linia de supratensiune limitează hartă spre stânga, limita de eficiență o limitează la dreapta. Garrett, pe hărțile sale, indică zona de lucru a compresorului la o eficiență de 60-58%. Tot ceea ce se află la dreapta acestei frontiere va avea eficiență sub 58%, iar utilizarea unui compresor în acest domeniu va deveni lipsită de sens. În spatele acestei limite, începe încălzirea nejustificat de mare a aerului comprimat de compresor, iar viteza de rotație a turbinei depășește valorile admise de producător.
Zone de eficiență a compresoarelor
Vedem linii concentrice închise care se deosebesc de regiunea centrală a hărții. În apropierea fiecărei linii, este semnată valoarea eficienței compresorului din interiorul zonei delimitată de această linie. Cea mai mică suprafață din partea centrală corespunde eficienței maxime a compresorului. Pe măsură ce ne îndepărtăm de centru, vom cădea în zone de eficiență din ce în ce mai redusă până când ne aflăm la limita Surgei din stânga sau la limita performanței din dreapta.
Viteza de rotație a turbinei
Liniile indicate pe hartă ca "viteza turbinei" indică la ce viteză arborele turbinei se va roti în această regiune. Valorile sunt exprimate în rotații ale arborelui pe minut. Pe măsură ce viteza turbinei se rotește, presiunea și / sau fluxul de aer prin compresor crește. După cum se poate observa, aceste linii încep să se convertească în regiunea limitei zonei de eficiență și, așa cum s-a menționat mai sus, dincolo de limitele acestei regiuni, viteza de rotație a turbinei crește rapid dincolo de limitele admise.
Acest lucru concluzionează revizuirea hărții compresoarelor și, acum, știind ce se întâmplă, în capitolul următor vom continua studiul procesului de selectare a unei turbine pentru un anumit motor.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: