Характеристики турбин субару

Turbo Tech: Детали схемы компрессора и турбины - страница 3 из 3

,

Сопоставление A / R корпуса и крыльчатки компрессора с крыльчаткой турбины влияет на эффективность, изменяя параметр, известный как соотношение скорости лопастей, U / Co. U - это скорость конца лопасти, а Co (называемая C naught) - это, в основном, скорость потока газа в турбинное колесо. Co также известен как скорость истечения и определяется как скорость, кинетическая энергия которой равна изэнтропическому падению энтальпии от давления торможения на входе турбины до конечного давления выхлопных газов; так что для наших целей это в основном скорость газа, попадающего в турбинное колесо.Для обычно используемого турбинного колеса с радиальным потоком в турбонагнетателях идеальным для максимальной эффективности является коэффициент 0,7. Как мы обсуждали ранее, размер корпуса турбины A / R изменяет скорость газа (Co) и, следовательно, изменяет эффективность.

На этом графике показаны скорректированный расход газа и обобщенные кривые КПД для трех разных корпусов турбины A / R для одного и того же турбокомпрессора.Как правило, корпуса малой турбины A / R имеют низкий КПД при меньших расходах и уровнях отношения давлений с более высоким КПД при более высоких значениях расхода и отношений давлений. И наоборот, большие корпуса турбин A / R обычно имеют максимальный КПД при более низких расходах и соотношениях давлений. Не считайте ничего в относительных пиках кривых, которые я построил для разных размеров A / R; все это в значительной степени зависит от конструкции колес и корпуса, и невозможно обобщить, какой размер корпуса будет иметь наивысшую пиковую эффективность.

Оптимальный диапазон размеров A / R корпуса турбины зависит от размера колеса турбины. Например, Garrett GT1548 с турбинным колесом диаметром 41,2 мм поставляется с корпусом 0,35 A / R. GT2860RS имеет варианты с корпусом 0,64 или 0,82 A / R для колеса диаметром 53,9 мм. Турбинное колесо диаметром 82,0 мм в GT42 имеет ряд корпусов турбины от 1,01 A / R до 1,44 A / R. Как видите, меньшие колеса нуждаются в меньшем A / R, а большие колеса должны идти больше.

Другой загадочный фактор, влияющий на эффективность турбины, - компрессорное колесо на другом конце вала. Как мы теперь знаем, существует оптимальная скорость турбинного колеса для данной скорости потока газа, пытающегося пройти через него. Однако скорость турбокомпрессора определяется компрессором и потребностями двигателя в потоке воздуха. Как правило, чем больше диаметр крыльчатки компрессора, тем больший массовый расход воздуха она будет выдвигать для данной скорости компрессора.

Здесь у нас есть точка расхода воздуха 50 фунтов / мин и степень сжатия 2.5 нанесено на карты компрессоров для GTX3071 и GT3582. В этот момент колесо компрессора GTX 71 мм вращается со скоростью около 125 000 об / мин, тогда как колесо компрессора GT 82 мм вращается со скоростью около 100 000 об / мин.

Что произойдет, если мы поместим 82-миллиметровое колесо компрессора GT35 на 60-миллиметровое колесо турбины GT30? Если мы представим, что GTX3071 имеет идеальное соотношение U / Co 0,7 в точке, нанесенной на карту компрессора, то турбо-двигатель с 82-миллиметровым колесом компрессора вращается на 25 000 об / мин медленнее.Это, конечно, означает, что то же самое 60-миллиметровое колесо турбины вращается на 25 000 об / мин медленнее, снижая U. Более низкий U приводит к более низкому и менее оптимальному значению U / Co, что снижает эффективность турбины; более низкий КПД турбины приводит к более медленной реакции. Зная взаимосвязь между размером крыльчатки компрессора и КПД турбины, мы можем сравнить GTX3071 с GT3076.

На картах выше показано, как колесо компрессора GTX3071 диаметром 71 мм протекает примерно так же, как 76-миллиметровое колесо компрессора более старого GT3076.Как упоминалось ранее, колесо меньшего диаметра должно вращаться быстрее, чтобы достичь того же массового расхода и степени сжатия. При скорости 50 фунтов / мин и 2,5 PR колесо 71 мм вращается примерно на 125 000 об / мин по сравнению с примерно 120 000 об / мин для колеса 76 мм.

Хотя компрессор GTX3071 работает примерно так же, как и обычный GT3076, для этого требуется более высокая скорость компрессора. В общем, многие турбины имеют значение U / Co ниже идеального 0.7. В этом случае замена 76-миллиметрового компрессорного колеса на 71-миллиметровое колесо GTX с равным потоком увеличивает скорость наконечника турбины. Повышенная частота вращения турбины увеличивает U в соотношении скоростей лопастей, U / Co, приближая его к идеальному и улучшая эффективность турбины. Повышенный КПД турбины в сочетании с меньшей массой и инерцией 71-миллиметрового колеса GTX делает GTX3071 более отзывчивой, чем обычный GT3076.

На картах компрессоров и турбин есть много деталей, которые входят в них. Они должны использовать скорректированные значения, чтобы быть сопоставимыми, так же, как результаты динамометрической диагностики двигателя, все скорректированные в соответствии со стандартом SAE.Полная карта турбины показывает очень важную информацию, касающуюся массового расхода турбины, степени давления и эффективности для каждой линии скорости компрессора. На эти три характеристики турбины может влиять ряд переменных, причем размер A / R корпуса турбины является основной переменной, которую может изменить конечный пользователь; различные размеры A / R могут быть протестированы, чтобы найти наилучшее сочетание мощности и управляемости для конкретного применения. Другой параметр, который может выбрать пользователь, - это размер компрессора и турбинного колеса.Изменение размера крыльчатки компрессора по сравнению с колесом турбины изменяет передаточное число лопастей, влияя на КПД турбины и скорость реакции турбокомпрессора. Вся эта информация из карт турбин действительно помогает выбрать подходящий турбокомпрессор для конкретного применения. Будем надеяться, что карта турбины стала немного менее загадочной, а концепции выбора размера A / R и согласования колес стали более ясными.

Источники

Turbo от Garrett

Связанные

3 авиационных газотурбинных двигателя | Исследование силовых установок и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода

будущее. Кроме того, общий коэффициент давлений ² газовых турбин со временем увеличивался для повышения термодинамической эффективности. Однако в то же время размер компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины уменьшился, что усугубило проблемы меньшего размера.

По мере повышения эффективности самолетов и двигателей для полета требуется меньше мощности, так что объем двигателя и мощность, требуемые при неизменных характеристиках самолета, в будущем уменьшатся.

Возможность улучшения

С тех пор, как в конце 1940-х годов были построены первые авиационные газовые турбины, общий КПД - от расхода топлива до движущей силы - повысился примерно с 10 процентов до текущего значения, приближаясь к 40 процентам (см. Рис. 3.2). Вероятно, что скорость улучшения этих двигателей может продолжаться на уровне примерно 7 процентов за десятилетие в течение следующих нескольких десятилетий при условии достаточных инвестиций в технологии. Потенциал общего улучшения лучше всего рассматривать с точки зрения составляющих эффективности: термодинамической эффективности двигателя и тягового коэффициента полезного действия движителя.

Как отмечалось выше, неясно, насколько близко к теоретическим пределам может быть возможно создание газовой турбины для коммерческого самолета, учитывая важные ограничения авиации в отношении безопасности, веса, надежности и стоимости. Несколько авторов рассмотрели вопрос о практических ограничениях для газовых турбин простого цикла с учетом потенциала новых материалов, архитектур двигателей и технологий компонентов. Их оценки индивидуальных пределов термодинамического и пропульсивного КПД несколько различаются (и могут по-разному разделить потери между термодинамическим и пропульсивным КПД), но они согласны с тем, что улучшение общего КПД на 30-35 процентов по сравнению с лучшими двигателями сегодня может быть достигнуто.Как показано на рисунке 3.7, термодинамический КПД двигателя может составлять 65-70 процентов, а тяговый КПД - 90-95 процентов.

нуждаются в значительном улучшении, при этом общий КПД повышается на 30 или более процентов по сравнению с лучшими двигателями, которые используются сегодня. Улучшения будут происходить за счет множества относительно небольших приращений, а не одной прорывной технологии.

Некоторые исследования показывают, что улучшение характеристик турбомашин и снижение потерь на охлаждение может улучшить термодинамический КПД на 19 процентов и 6 процентов соответственно. ³ Такой значительный выигрыш не достигается простым внедрением новой технологии в существующие двигатели. Скорее, он требует оптимизации цикла с учетом конкретных уровней рабочих характеристик компонентов, температурных возможностей и охлаждения. Практические циклы с промежуточным охлаждением или рекуперацией могут повысить эффективность еще на 4. ⁴ Усовершенствованные вентиляторы и гребные винты также могут повысить эффективность тяги на 10 процентов. ⁵ Конечно, практические ограничения тягового КПД не могут быть рассмотрены только на уровне двигателя без ссылки на конфигурацию самолета и интеграцию силовой установки, как обсуждалось в главе 2.

Подводя итог, можно сказать, что авиационные газотурбинные двигатели имеют значительные возможности для усовершенствования, с потенциалом повышения общего КПД на 30 процентов или более по сравнению с лучшими двигателями, находящимися в эксплуатации на сегодняшний день, с потенциалом улучшения пропульсивного КПД примерно в два раза выше термодинамического КПД. Этот уровень производительности потребует множества технологических улучшений и будет происходить в виде ряда относительно небольших приращений, несколько процентов или меньше, а не за счет одной прорывной технологии.В следующем разделе обсуждаются многие из этих технологий.

___________________

² Общий коэффициент давления - это отношение давления на выходе компрессора к давлению на входе компрессора.

³ D.K. Холл, 2011 г., «Пределы производительности осевых ступеней турбомашин», M.S. диссертация, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс,

⁴ Дж. Уурр, 2013, «Будущие архитектуры и технологии гражданских авиадвигателей», представленный на 10-й Европейской конференции по турбомашинному оборудованию, http: // www.etc10.eu/mat/Whurr.pdf.

⁵ Д. Карлсон, 2009, «Возрождение двигателей: новые циклы, новые архитектуры и возможности для развития рабочей силы», представленный на 19-й Международной конференции ISABE по дыхательным двигателям, Монреаль, Канада.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Турбина - это двигатель, который превращает движение жидкости в энергию.

Простые турбины имеют вал с лопаткой на нем. Движущиеся жидкости, такие как вода или воздух, толкают лопасти так, чтобы они вращались вместе с валом. Поворотное движение чаще всего используется для поворота генератора. Ранними примерами турбин являются ветряные мельницы и водяные колеса. Лопатки турбины также можно поворачивать для перемещения жидкости.Так работают простые винтовые самолеты.

Вокруг турбины может быть размещен кожух для контроля движения жидкости.

Смотрите также

• 
  Субару форестер 2008 габариты
• 
  Субару легаси 1997 универсал
• 
  Субару кросстрек 2020
• 
  Реплика диски субару
• 
  Субару форестер 2020 года
• 
  Грм субару легаси метки
• 
  Распиновка магнитолы субару форестер
• 
  Субару модельный ряд 2020 года
• 
  Субару форестер масло в мкпп
• 
  Стук в двигателе субару форестер
• 
  Субару форестер то 60000 перечень работ

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453