Как определить работоспособность турбины на дизельном двигателе

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Необходимость проверить турбину дизельного двигателя своими руками может возникнуть по ряду причин. Выполнение диагностики турбокомпрессора на СТО зачастую потребует определенных финансовых затрат, так как специалисты в большинстве случаев подключают диагностическое оборудование, снимают турбину с двигателя для проверки.

Чтобы выявить неисправности самостоятельно без снятия турбины, можно воспользоваться несколькими способами диагностики. На проблемы с турбокомпрессором могут указывать следующие прямые или косвенные признаки, которые проявляются в процессе работы силового агрегата:

появление черного, сизого или синеватого дыма выхлопа;
дизель шумно работает в разных режимах под нагрузкой;
повышается температура, мотор склонен перегреваться;
возрастает расход горючего и моторного масла;
двигатель теряет мощность, падает тяга и динамика;

В самом начале стоит отдельно отметить, что подобные симптомы могут возникать не только по причине неисправностей турбины, но данный элемент также находится в списке.

Содержание статьи

На начальном этапе диагностики следует проверить уровень и качество дизельного моторного масла. Также необходимо исключить возможное попадание сторонних предметов в турбокомпрессор.

Далее приступаем к анализу цвета выхлопных газов. Падение мощности и черный цвет выхлопа дизеля говорит о переобогащении смеси. Это может указывать на недостаточное количество подаваемого в цилиндры воздуха по причине неисправностей во впуске. Тяга дизельного мотора может также пропадать в результате утечек на выпуске.

Для проверки мотор необходимо завести и оценить звуки в процессе работы турбокомпрессора. Турбина не должна свистеть или скрипеть, не должно быть звука прорывающегося воздуха через соединения. Нужно проверить состояние и герметичность соединений патрубков, по которым осуществляется подача воздуха. Любые неплотности или повреждения недопустимы. Также обязательно проверяется состояние воздушного фильтра, так как загрязнение и снижение его пропускной способности приведет к недостаточной подаче воздуха в цилиндры.

Турбину нужно дополнительно проверять на износ. Для диагностики ротор турбины потребуется провернуть вокруг своей оси. Присутствие небольшого люфта вполне допустимо. В том случае, если ротор касается корпуса, турбине необходим ремонт.

Если дизель дымит белым или сизым выхлопом, тогда это указывает на попадание масла в цилиндры двигателя и его сгорание в рабочей камере. Подобная неисправность может возникать как по причине неисправностей турбокомпрессора, так и других узлов ДВС. Также на проблему указывает большой расход масла (около литра на 1 тыс. пройденных км.)

В этом случае необходимо снова вернуться к проверке воздушного фильтра и ротора турбины. Загрязненный фильтр пропускает малое количество воздуха, что приводит к сильной разнице давлений между корпусом турбины и картриджем с подшипниками. Из этого картриджа масло начинает вытекать в корпус компрессора. Если неисправностей не выявлено, тогда нужно приступить к осмотру сливного маслопровода на наличие загибов, трещин и других дефектов.

Еще одной причиной роста давления может служить активное попадание газов из камеры сгорания в картер двигателя, что препятствует нормальному сливу масла из турбины. Данная неисправность может быть связана с проблемами в работе системы вентиляции картерных газов, дизель начинает сапунить. На моторе с исправной турбиной во впускном и выпускном коллекторе не должно быть признаков обильного попадания масла.

Снова проводим анализ состояния турбины на осевой люфт. Если с компрессором все в норме, тогда причины наличия масла в турбине заключаются именно в повышении давления в картере двигателя. Дополнительно возможно присутствие пробки в сливном маслопроводе.

В случае шумной работы дизеля нужно проверить трубопроводы, через которые воздух подается под давлением, а также ротор турбокомпрессора. Ротор турбины во время прокрутки не должен касаться стенок. Повышенного внимания заслуживает состояние крыльчатки турбины. Любые зазубрины или признаки повреждений крыльчатки требуют немедленного ремонта компрессора. При обнаружении заметных дефектов ротора турбину необходимо снимать для детальной диагностики.

Люфта во время осевого смещения вала турбины не должно быть заметно, так как допустимый люфт составляет 0,05 мм и его не почувствуешь. Смещение вала в радиальном направлении допускает присутствие микролюфта ( допустимое значение около 1мм.), который немного ощущается. Если при оценке состояния турбины замечены сильные отклонения от данных требований и показателей, тогда компрессор можно считать сильно изношенным или неисправным.

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Проверять турбину на наддув следует так:

пригласите помощника;
запустите двигатель;
определите патрубок, который соединяет впускной коллектор и турбокомпрессор;
пережмите указанный патрубок рукой;
помощник должен погазовать несколько секунд;

Если компрессор работает, тогда патрубок должен будет ощутимо раздуваться. При отсутствии производительности турбины этого не произойдет. Дополнительно следует оценить общее состояние патрубков, а также исключить возможность трещин и других дефектов впускного и выпускного коллектора дизельного двигателя.

Характеристики реактивного двигателя - Википедия

В самолете с неподвижным крылом, приводимом в движение одним или несколькими реактивными двигателями, некоторые аспекты производительности, такие как тяга, напрямую связаны с безопасностью эксплуатации самолета, тогда как другие аспекты работы двигателя, такие как шум и выбросы двигателя влияет на окружающую среду.

Элементы тяги, шума и выбросов при работе реактивного двигателя имеют жизненно важное значение на этапе взлета летательного аппарата. Элементы тяги и расхода топлива, а также их изменение в зависимости от высоты имеют жизненно важное значение на этапах набора высоты и крейсерского полета самолета.

Поведение реактивного двигателя и его влияние как на самолет, так и на окружающую среду подразделяются на различные инженерные области или дисциплины. Например, выбросы подпадают под группу, называемую сгоранием, а источник вибраций, передаваемых на планер, попадает в область, называемую динамикой ротора. Понимание того, как конкретный поток топлива создает определенную величину тяги в конкретной точке огибающей полета, называется рабочими характеристиками реактивного двигателя .Эксплуатационные характеристики являются предметом специальной дисциплины в командах по проектированию и разработке авиационных двигателей, равно как и понимание шума и выбросов их соответствующими специалистами в других группах.

Фундаментальная задача для турбореактивного двигателя с одним валом заключается в согласовании работы компрессора, турбины и сопла привода. Например, способ работы компрессора определяется сопротивлениями потока позади него, которые возникают в камере сгорания, турбине, выхлопной трубе и сопле.^[1]

Соответствие может быть определено как проектирование, определение размеров и манипулирование рабочими характеристиками ^[2] компрессора, турбины и рабочего сопла.

Три фундаментальных наблюдения основаны на ^[3], как описано ниже, чтобы развить необходимое понимание для эффективного соответствия компонентов. Поток через компрессор такой же, как и через турбину. Скорости одинаковы. Мощность, создаваемая турбиной, равна мощности, потребляемой компрессором.Кроме того, сопротивление потоку, наблюдаемое компрессором, определяется двумя ограничителями ниже по потоку, а именно: зоной сопла турбины и зоной выхода метательного сопла.

Вышеупомянутые три связи между компрессором и турбиной отрегулированы и уточнены для учета потоков и мощностей, которые не равны, например, из-за потока компрессора и электрической и гидравлической мощности ^[4], отводимой на планер. Таким образом, производительность понимается и определяется с использованием практического инженерного применения термодинамики и аэродинамики.^[5]

Эта статья охватывает широкий спектр дисциплины производительности реактивного двигателя.

Навигация по этой статье [редактировать]

Конкретные значения тяги и расхода топлива обещаны потенциальному клиенту воздушного судна, и они определяются с использованием процедур, подробно описанных в разделах «Уравнения эксплуатационных характеристик при расчете» и «Простые внепроектные расчеты». Объяснение «не по дизайну» дано в «Общем».

Самолет получает пневматическую, электрическую и гидравлическую энергию в обмен на часть топлива, которое он поставляет.Это упоминается в разделе «Эффекты установки». Эти эффекты определяют разницу между характеристиками неустановленного двигателя (измеренного на испытательном стенде) и установленного на самолете.

Когда воздух забирается из компрессора и используется для охлаждения турбины, это отрицательно влияет на количество топлива, необходимое для создания требуемой тяги. Это покрыто "Охлаждение кровотечений".

Эффект фундаментальных изменений конструкции двигателя, таких как повышенный коэффициент давления и температура на входе в турбину, описан в разделе «Улучшения цикла».Способы повышения коэффициента давления также рассматриваются.

Эффекты чрезмерной и недостаточной заправки, возникающие при изменении тяги, отражены в «Переходной модели».

Существует объяснение сюжета Husk, который является кратким способом подведения итогов работы двигателя.

Доступная тяга ограничена температурным пределом турбины при высоких температурах окружающей среды, как описано в разделах «Номинальная мощность».

Проектная точка [править]

TS диаграмма [править]

Типичная температура противДиаграмма энтропии (TS) для турбореактивного двигателя с одной шпулей. Обратите внимание, что 1 CHU / (фунт К) = 1 БТЕ / (фунт R) = 1 БТЕ / (фунт F) = 1 ккал / (кг ° С) = 4,184 кДж / (кг · К).

Диаграммы зависимости температуры от энтропии (TS) (см. Пример RHS) обычно используются для иллюстрации цикла газотурбинных двигателей. Энтропия представляет степень беспорядка молекул в жидкости. Она имеет тенденцию к увеличению, поскольку энергия преобразуется между различными формами, то есть химическими и механическими.

Диаграмма TS, показанная на RHS, относится к турбореактивному двигателю с одной шпулей, где один приводной вал соединяет турбоагрегат с компрессорным агрегатом.

Помимо станций 0 и 8 используются давление застоя и температура застоя. Станция 0 окружающая. Величины застоя часто используются в исследованиях цикла газовой турбины, потому что знание скорости потока не требуется.

Изображенные процессы:

Freestream (станции от 0 до 1)

В этом примере самолет является стационарным, поэтому станции 0 и 1 совпадают. Станция 1 не изображена на схеме.

Впуск (станции с 1 по 2)

В этом примере предполагается восстановление давления на входе 100%, поэтому станции 1 и 2 совпадают.

Сжатие (станции 2–3)

Идеальный процесс может показаться вертикальным на диаграмме TS. В реальном процессе возникают трение, турбулентность и, возможно, ударные потери, из-за чего температура на выходе для данного отношения давления выше идеальной. Чем меньше положительный наклон на диаграмме TS, тем менее эффективен процесс сжатия.

Сжигание (станции с 3 по 4)

Добавляется тепло (обычно путем сжигания топлива), повышая температуру жидкости. С этим связана потеря давления, некоторые из которых неизбежны

Турбина (станции с 4 по 5)

Повышение температуры в компрессоре диктует, что будет иметь место связанное падение температуры в турбине. В идеале процесс должен быть вертикальным на диаграмме TS.Однако в реальном процессе трение и турбулентность приводят к тому, что падение давления превышает идеальное. Чем меньше отрицательный наклон на диаграмме TS, тем менее эффективен процесс расширения.

Струйная труба (станции с 5 по 8)

В этом примере струя очень короткая, поэтому потери давления отсутствуют. Следовательно, станции 5 и 8 совпадают на диаграмме TS.

Сопло (станции с 8 по 8)

Обе эти станции находятся в горловине (сходящегося) сопла.Станция 8с представляет статические условия. На рисунке TS не показан процесс расширения, внешний по отношению к соплу, вплоть до давления окружающей среды.

Уравнения производительности расчетной точки [править]

Теоретически, любая комбинация условий полета / настройки дроссельной заслонки может быть назначена в качестве расчетной точки характеристик двигателя. Обычно, однако, расчетная точка соответствует максимальному скорректированному потоку на входе в систему сжатия (например, Top-of-Climb, Мах 0,85, 35 000 футов, ISA).

Расчетная полезная тяга любого реактивного двигателя может быть оценена путем поэтапного прохождения цикла двигателя. Ниже приведены уравнения для турбореактивного двигателя с одной шпулей. ^[6]

Freestream [редактировать]

Застойную (или общую) температуру в свободном потоке, приближающемся к двигателю, можно оценить с помощью следующего уравнения, полученного из уравнения энергии установившегося потока:

T1 = t0⋅ (1+ (γc − 1) 2M2 / 2) {\ displaystyle T_ {1} = t_ {0} \ cdot (1 + ({\ gamma} _ {c} -1) \ cdot M ^ {2} / 2)}

Соответствующее давление стагнации (или общее) свободного потока:

P1 = p0⋅ (T1 / t0) γc / (γc − 1) {\ displaystyle P_ {1} = p_ {0} \ cdot (T_ {1} / t_ {0}) ^ {{\ gamma} _ {c} / ({\ gamma} _ {c} -1)}}

Впуск [править]

Так как нет работы или потери тепла на впуске в установившемся режиме:

T2 = T1 {\ displaystyle T_ {2} = T_ {1} \,}

Однако потери на трение и удар во впускной системе должны быть учтены:

P2 = P1⋅prf {\ displaystyle P_ {2} = P_ {1} \ cdot \ mathrm {prf}}

Компрессор [править]

Фактическая температура нагнетания компрессора в предположении политропной эффективности определяется как:

T3 = T2⋅ (P3 / P2) (γc − 1) / (γc⋅ηpc) {\ displaystyle T_ {3} = T_ {2} \ cdot (P_ {3} / P_ {2}) ^ { {(\ gamma} _ {c} -1) / ({\ gamma} _ {c} \ cdot {\ eta} pc)}}

Обычно предполагается отношение давления компрессора, поэтому:

P3 = P2⋅ (P3 / P2) {\ displaystyle P_ {3} = P_ {2} \ cdot (P_ {3} / P_ {2})}

Combustor [редактировать]

Температура на входе ротора турбины обычно принимается:

T4 = RIT {\ displaystyle T_ {4} = \ mathrm {RIT} \,}

Потеря давления в камере сгорания снижает давление на входе в турбину:

P4 = P3⋅ (P4 / P3) {\ displaystyle P_ {4} = P_ {3} \ cdot (P_ {4} / P_ {3})}

Турбина [править]

Уравнивание мощности турбины и компрессора и игнорирование любого отвода мощности (например,грамм. для привода генератора переменного тока, насоса и т. д.) имеем:

w4⋅Cpt (T4-T5) = w2⋅Cpc (T3-T2) {\ displaystyle w_ {4} \ cdot C _ {\ mathrm {pt}} (T_ {4} -T_ {5}) = w_ {2} \ cdot C _ {\ mathrm {pc}} (T_ {3} -T_ {2})}

Иногда делается упрощенное предположение, что добавочный поток топлива точно компенсируется забором воздуха за борт компрессора, поэтому массовый расход остается постоянным на протяжении всего цикла.

Коэффициент давления на турбине можно рассчитать, исходя из политропной эффективности турбины:

P4 / P5 = (T4 / T5) γt / ((γt − 1).{{\ gamma} _ {t} / (({\ gamma} _ {t} -1). {\ eta} _ {\ mathrm {pt}})}}

Очевидно:

P5 = P4 / (P4 / P5) {\ displaystyle P_ {5} = P_ {4} / (P_ {4} / P_ {5}) \,}

Jetpipe [редактировать]

Поскольку в условиях установившегося состояния в водосточной трубе нет работы или потери тепла:

T8 = T5 {\ displaystyle T_ {8} = T_ {5} \,}

Однако потеря давления в трубе должна быть учтена:

P8 = P5⋅ (P8 / P5) {\ displaystyle P_ {8} = P_ {5} \ cdot (P_ {8} / P_ {5}) \,}

Сопло [править]

Засорена ли форсунка? Сопло забивается при горловине числа Маха = 1.{{\ gamma} _ {t} / ({\ gamma} _ {t} -1)} \,}

Если (P8 / p0)> = (P8 / p8s) крит {\ displaystyle (P_ {8} / p_ {0})> = (P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}}) крит \ ,} тогда сопло выбраковано.

Если (P8 / p0) <(P8 / p8s) крит {\ displaystyle (P_ {8} / p_ {0}) <(P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}}) крит \,} , то насадка НЕ ВЫКЛЮЧЕНА.

Дроссельная заслонка [править]

Следующий метод расчета подходит только для дроссельных форсунок.

При условии, что сопло засорено, статическая температура сопла рассчитывается следующим образом:

t8s = T8 / ((γt + 1) / 2) {\ displaystyle t _ {\ mathrm {8s}} = T_ {8} / (({\ gamma} _ {t} +1) / 2) \ ,}

Аналогично для статического давления форсунки:

p8s = P8 / (T8 / t8s) γt / (γt − 1) {\ displaystyle p _ {\ mathrm {8s}} = P_ {8} / (T_ {8} / t _ {\ mathrm {8s}} ) ^ {{\ gamma} _ {t} / ({\ gamma} _ {t} -1)}}

Скорость горловины сопла (в квадрате) рассчитывается с использованием уравнения энергии установившегося потока:

V82 = 2gJCpt (T8-t8s) {\ displaystyle V_ {8} ^ {2} = 2gJC_ {pt} (T_ {8} -t _ {\ mathrm {8s}}))}

Плотность газов в горловине сопла определяется как:

ρ8s = p8s / (R⋅t8s) {\ displaystyle {\ rho} _ {\ mathrm {8s}} = p _ {\ mathrm {8s}} / (R \ cdot t _ {\ mathrm {8s}}) }

Эффективная площадь горловины сопла оценивается следующим образом:

A8 = w8 / (ρ8s⋅V8) {\ displaystyle A_ {8} = w_ {8} / ({\ rho} _ {\ mathrm {8s}} \ cdot V_ {8})}

Полная тяга [править]

В уравнении общей тяги форсунки есть два члена; Идеальная импульсная тяга и идеальная тяга давления.Последний член только ненулевой, если сопло засорено:

Fg = Cx ((w8⋅V8 / g) + A8 (p8s − p0)) {\ displaystyle F_ {g} = C _ {\ mathrm {x}} ((w_ {8} \ cdot V_ {8} / g) + A_ {8} (p _ {\ mathrm {8s}} -p_ {0})) \,}

Неподключенная насадка [править]

Требуется следующий специальный расчет, если форсунка не зафиксирована.

После отключения статическое давление в форсунке равно давлению окружающей среды:

p8s = p0 {\ displaystyle p _ {\ mathrm {8s}} = p_ {0} \,}

Статическая температура форсунки рассчитывается из отношения общего форсунки к статическому давлению:

t8s = T8 / (P8 / p8s) (γt − 1) / γt {\ displaystyle t _ {\ mathrm {8s}} = T_ {8} / (P_ {8} / p _ {\ mathrm {8s}} ) ^ {{(\ gamma} _ {t} -1) / {\ gamma} _ {t}}}

Скорость горловины сопла (квадрат) рассчитывается, как и прежде, с использованием уравнения энергии стационарного потока:

V82 = 2gJCpt (T8-t8s) {\ displaystyle V_ {8} ^ {2} = 2gJC_ {pt} (T_ {8} -t _ {\ mathrm {8s}}))}

Полная тяга [править]

Член толчка давления сопла равен нулю, если форсунка не зафиксирована, поэтому необходимо рассчитать только момент тяги:

Fg = Cx (w8⋅V8 / g) {\ displaystyle F_ {g} = C _ {\ mathrm {x}} (w_ {8} \ cdot V_ {8} / g) \,}

Ram drag [править]

Как правило, за взятие воздуха на борт через воздухозаборник взимается штраф за сопротивление:

Fr = w0⋅V0 / g {\ displaystyle F_ {r} = w_ {0} \ cdot V_ {0} / g}

Чистая тяга [править]

Сопротивление плунжера должно быть вычтено из общего усилия сопла:

Fn = Fg-Fr {\ displaystyle F_ {n} = F_ {g} -F_ {r} \,}

Расчет расхода топлива в камере сгорания выходит за рамки этого текста, но в основном пропорционален входному воздушному потоку в камере сгорания и функции повышения температуры в камере сгорания.

Обратите внимание, что массовый расход является параметром калибровки: удвоение воздушного потока, удвоение тяги и расхода топлива. Тем не менее, удельный расход топлива (расход топлива / полезная тяга) не изменяется, если не учитывать влияние масштаба.

Аналогичные расчетные расчеты могут быть выполнены для других типов реактивных двигателей, например турбовентиляторный, турбовинтовой, прямоточный и др.

Метод расчета, показанный выше, довольно груб, но полезен для получения базового понимания характеристик авиационного двигателя.Большинство производителей двигателей используют более точный метод, известный как True Specific Heat. Высокие давления и температуры при повышенных уровнях сверхзвуковых скоростей будут вызывать использование еще более экзотических расчетов: то есть замороженной химии и химии равновесия.

Рабочий пример [править]

Вопрос

Рассчитайте полезную тягу следующего турбореактивного цикла с одной катушкой при Статическом уровне моря, ISA, используя британские единицы для иллюстрации:

Основные конструктивные параметры:

Массовый расход всасываемого воздуха, w2 = 100 фунтов / с {\ displaystyle w_ {2} = 100 \ \ mathrm {фунт / с} \,}

(используйте 45.359 кг / с при работе в единицах СИ)

Предположим, что поток газа постоянен во всем двигателе.

Общий коэффициент давления, P3 / P2 = 10.0 {\ displaystyle P_ {3} / P_ {2} = 10.0 \,}

Температура на входе в ротор турбины, T4 = RIT = 1400 K {\ displaystyle T_ {4} = \ mathrm {RIT} = 1400 \ \ mathrm {K} \,}

(при увеличении на 1,8, если работать с градусами Ранкина)

Допущения в отношении производительности проектных компонентов:

Коэффициент восстановления давления на впуске, prf = 1.0 {\ displaystyle \ mathrm {prf} = 1.0 \,}

Компрессор политропный КПД, ηpc = 0,89 (т.е. 8,9%) {\ displaystyle {\ eta} pc = 0,89 \ (т.е. 8,9 \%) \,}

Турбинная политропная эффективность, ηpt = 0,90 (т.е. 90%) {\ displaystyle {\ eta} pt = 0,90 ((т.е. 90 \%) \,}

Потеря давления в камере сгорания 5%, поэтому отношение давления в камере сгорания P4 / P3 = 0,95 {\ displaystyle P_ {4} / P_ {3} = 0,95 \,}

Потеря давления в водосточной трубе 1%, поэтому отношение давления в водосточной трубе P8 / P5 = 0.99 {\ displaystyle P_ {8} / P_ {5} = 0,99 \,}

Коэффициент тяги сопла, Cx = 0.995 {\ displaystyle C _ {\ mathrm {x}} = 0.995 \,}

Константы:

Коэффициент удельной теплоты для воздуха, γc = 1.4 {\ displaystyle {\ gamma} _ {c} = 1.4 \,}

Коэффициент удельной теплоты для продуктов сгорания, γt = 1.333 {\ displaystyle {\ gamma} _ {t} = 1.333 \,}

Удельная теплоемкость при постоянном давлении для воздуха, Cpc = 0.6111 hp⋅slb⋅K {\ displaystyle C _ {\ mathrm {pc}} = 0.6111 \ {\ frac {\ mathrm {hp} \ cdot \ mathrm {s}} {\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K}}} \,}

(используйте 1,004646 кВт · с / (кг · К) при работе с единицами СИ и использовать 0,3395 л.с. · с / (фунт · ° R) при работе с американскими единицами)

Удельная теплоемкость при постоянном давлении для продуктов сгорания, Cpt = 0.697255 hp⋅slb⋅K {\ displaystyle C _ {\ mathrm {pt}} = 0.697255 \ {\ frac {\ mathrm {hp} \ cdot \ mathrm {s} } {\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K}}} \,} (используйте 1,1462 кВт · с / (кг · К) при работе с единицами СИ и используйте 0.{2} \,} (используйте 10.00 при работе с единицами СИ)

Механический эквивалент тепла, J = 550 фут-фунтов / (s⋅hp) {\ displaystyle J = 550 \ \ mathrm {ft} \ cdot \ mathrm {lb} / (\ mathrm {s} \ cdot \ mathrm {hp}) \,} (используйте 1 при работе с единицами СИ)

Газовая постоянная, R = 96.034 ft⋅lbf / (lb⋅K) {\ displaystyle R = 96.034 \ \ mathrm {ft} \ cdot \ mathrm {lbf} / (\ mathrm {lb} \ cdot \ mathrm {K }) \,} (используйте 0,287052 кН · м / (кг · К) при работе с единицами СИ и используйте 53,3522222 фута · фунт-сила / (фунт · ° R) при работе с американскими единицами, включая градусы Ранкина)

Ответ

Условия окружающей среды

Высота давления на уровне моря подразумевает следующее:

Давление окружающей среды, p0 = 14.{\ circ} \ mathrm {C} \,} )

(используйте 518,67 ° R, если работаете с американскими единицами)

Freestream

Поскольку двигатель статичен, обе скорости полета, V0 {\ displaystyle V_ {0} \,} и номер Маха полета, M {\ displaystyle M \,} равны нулю

Итак:

T1 = t0 = 288,15 K {\ displaystyle T_ {1} = t_ {0} = 288,15 \ \ mathrm {K} \,}

P1 = p0 = 14,696 фунтов на квадратный дюйм {\ displaystyle P_ {1} = p_ {0} = 14,696 \ \ mathrm {psia} \,}

Впуск

T2 = T1 = 288.{(1,4-1) / (1,4 * 0,89)} = 603,456 \ \ mathrm {K}}

P3 = P2⋅ (P3 / P2) {\ displaystyle P_ {3} = P_ {2} \ cdot (P_ {3} / P_ {2}) \,}

P3 = 14,696 ∗ 10 = 146,96 фунтов на квадратный дюйм {\ displaystyle P_ {3} = 14,696 * 10 = 146,96 \ \ mathrm {psia} \,}

Камера сгорания

T4 = RIT = 1400 K {\ displaystyle T_ {4} = \ mathrm {RIT} = 1400 \ \ mathrm {K} \,}

P4 = P3⋅ (P4 / P3) = 146,96 * 0,95 = 139,612 фунтов на квадратный дюйм {\ displaystyle P_ {4} = P_ {3} \ cdot (P_ {4} / P_ {3}) = 146.96 * 0,95 = 139,612 \ \ mathrm {psia} \,}

Турбина

w4⋅Cpt (T4-T5

дизельных двигателей против бензиновых двигателей

Теоретически дизельные и бензиновые двигатели очень похожи. Оба двигателя внутреннего сгорания предназначены для преобразования химической энергии, имеющейся в топливе, в механическую энергию. Эта механическая энергия перемещает поршни вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, и движение поршней вверх и вниз, известное как линейное движение, создает вращательное движение, необходимое для вращения колес автомобиля вперед.

Как дизельные, так и бензиновые двигатели преобразуют топливо в энергию посредством серии небольших взрывов или возгораний. Основное различие между дизелем и бензином заключается в том, как происходят эти взрывы. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, сжимается поршнями и зажигается искрами от свечей зажигания. Однако в дизельном двигателе сначала сжимается воздух, а затем впрыскивается топливо. Поскольку воздух нагревается при сжатии, топливо воспламеняется.

Следующая анимация показывает цикл дизеля в действии.Вы можете сравнить его с анимацией бензинового двигателя, чтобы увидеть различия.

Дизельный двигатель использует четырехтактный цикл сгорания точно так же, как бензиновый двигатель. Четыре удара:

Ход впуска - Впускной клапан открывается, впуская воздух и опуская поршень.
Ход сжатия - поршень движется вверх и сжимает воздух.
Ход сгорания - Когда поршень достигает вершины, топливо впрыскивается в нужный момент и зажигается, заставляя поршень снова опуститься.
Ход выхлопа - поршень движется назад к вершине, выталкивая выхлоп, созданный в результате сгорания, из выпускного клапана.

Помните, что дизельный двигатель не имеет свечи зажигания, что он впускает воздух и сжимает его, а затем впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания (прямой впрыск). Именно тепло сжатого воздуха зажигает топливо в дизельном двигателе. В следующем разделе мы рассмотрим процесс впрыска дизеля.

,Оценка эффективности

маломасштабного турбореактивного двигателя, работающего на биодизельном топливе из пальмового масла

Экспериментальные и смоделированные характеристики турбореактивного двигателя Armfield CM4 были исследованы для биодизеля метилового эфира пальмового масла (PME) и его смесей с обычным топливом Jet A-1. , Объемные смеси PME с Jet A-1 составляют 20, 50, 70 и 100% (B20, B50, B70 и B100). Значения нагрева топлива (FHV) каждой топливной смеси были получены путем калориметрического анализа. Экспериментальные тесты включали тесты производительности для Jet A-1 и B20, в то время как характеристики B50 до B100 были смоделированы с использованием аналитического программного обеспечения GasTurb 11.С точки зрения максимальной измеренной тяги, Jet A-1 дал наибольшее значение 216 Н, уменьшившись на 0,77%, 4%, 8% и 12% с B20, B50, B70 и B100. Было обнаружено, что B20 дал сопоставимые результаты по сравнению с эталонными испытаниями Jet A-1, особенно с тягой и тепловой эффективностью. Небольшие потери производительности произошли из-за более низкого содержания энергии в биодизельных смесях. Эффективность камеры сгорания улучшалась с добавлением биодизеля, в то время как эффективность других компонентов оставалась в целом неизменной.Это исследование показывает, что, по крайней мере, для больших газовых турбин, PME подходит для использования в качестве добавки к Jet A-1 в 50% смеси.

1. Введение

Существует общий консенсус в литературе, что исходное сырье для ископаемого топлива, используемое для производства авиационного керосинового топлива, сокращается. Кох и Газул [1] ожидали сценарий пиковой добычи нефти в 2010–2020 годах, предполагая, что мировое потребление нефти увеличится до 118 миллионов баррелей в день в 2030 году. Nygren et al.[2] прогнозировали, что рост трафика гражданской авиации будет увеличиваться со скоростью 5% в год, а потребление топлива будет увеличиваться на 3% в год. Ли и соавт. [3] прогнозировали, что рост авиации будет увеличиваться на 4,5–6% в год в течение следующих двадцати лет, при этом пассажиропоток удваивается каждые 15 лет. Это также подтверждается недавним отчетом Deloitte [4], согласно которому спрос на пассажирские перевозки, как ожидается, увеличится на 5% в течение следующих 20 лет, что будет способствовать увеличению производства самолетов. Несмотря на улучшение топливной эффективности самолетов с 1960 года [5], необходимо предпринять дальнейшие усилия, чтобы уменьшить зависимость от традиционных источников топлива и заменить существующие виды топлива на основе бензина.

Биодизель получают путем переэтерификации чистых растительных или органических масел путем замены молекул триглицеридов на более легкие молекулы спирта, такие как метанол или этанол. Реакцию проводят на катализаторе с сильным основанием, вырабатывающим глицерин в дополнение к переэтерифицированным растительным маслам (биодизельное топливо) [6]. Canakci et al. [7] утверждали, что выбросы биодизеля CO ₂ компенсируются посредством фотосинтеза. Помимо углеродного смещения, биодизель нетоксичен, не содержит ароматических веществ или серы, обладает более высокой способностью к биологическому разложению и меньше загрязняет воду и почву при разливе, чем керосин [8].Кроме того, биодизель не содержит микроэлементов, канцерогенов, таких как полиароматические углеводороды, и других загрязняющих веществ, которые непосредственно вредны для здоровья человека [9]. О значительном сокращении выбросов твердых частиц сообщил Chan et. и др. [10], когда в турбовинтовом двигателе Т-56 использовалась смесь 50% объема гидрообработанного биотоплива на основе камелины с реактивным топливом F-34.

В краткосрочной и среднесрочной перспективе биодизель на основе пальмового масла (PME) может использоваться в качестве основного источника для производства биодизеля.Согласно Sumathi et al. [11], выращивание и переработка масличной пальмы требуют небольшого количества агрохимических удобрений и ископаемого топлива для производства 1 тонны масла. С 2007 года данные, собранные Sumathi et al. [11], урожайность масличной пальмы составила 3,74 тонны / га / год, что в 10 раз больше, чем сои за тот же период (0,38 тонны / га / год). Это делает масличную пальму в настоящее время самой урожайной масличной культурой в мире [11] и, следовательно, привлекательным биодизельным заменителем или дополнением к авиационному керосину.Это подтверждается работой, проделанной Чонгом и Хохгребом [12], которые сообщили, что

Как определить работоспособность турбины на дизельном двигателе

Как проверить турбину на дизельном двигателе

Проверка турбонагнетателя на заведенном двигателе

Характеристики реактивного двигателя - Википедия

Навигация по этой статье [редактировать]

Проектная точка [править]

TS диаграмма [править]

Уравнения производительности расчетной точки [править]

Freestream [редактировать]

Впуск [править]

Компрессор [править]

Combustor [редактировать]

Турбина [править]

Jetpipe [редактировать]

Сопло [править]

Дроссельная заслонка [править]

Полная тяга [править]

Неподключенная насадка [править]

Полная тяга [править]

Ram drag [править]

Чистая тяга [править]

Рабочий пример [править]

дизельных двигателей против бензиновых двигателей

маломасштабного турбореактивного двигателя, работающего на биодизельном топливе из пальмового масла

1. Введение

Смотрите также