Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Газотурбинный двигатель принцип его работы

Газотурбинный двигатель малой тяги

Газотурбинный двигатель малой тяги серии МкА (микроавиационный) отличается конструктивом, материалами, характеристиками, а также заранее продуманной интеграцией в ряд изделий. Это позволило повысить топливную эффективность двигателя на 82%, ресурс двигателя на 50 %, мощность на 30 %, надежность на 91%.

Описание:

Газотурбинный двигатель малой тяги серии МкА (микроавиационный) отличается конструктивом, материалами, характеристиками, а также заранее продуманной интеграцией в ряд изделий.

Основой двигателя является единый модуль, содержащий в себе:

гибридный компрессор, обеспечивающий необходимый коэффициент сжатия и напора газа на выходе из модуля,

блок торроидальной нессиметричной камеры сгорания с шариковой испарительной системой,

одноступенчатую турбину с пассивным охлаждением лопаток.

В конструкции газотурбинного двигателя малой тяги применены новые методы балансировки подвижных элементов двигателя, позволившие снизить нагрузку на подшипниковые узлы и увеличить ресурс их работы на 20%, и новые методы синтеза системы управления, которые позволили значительно снизить расход топлива .

Газотурбинный двигатель малой тяги производится с применением аддитивных технологий производства и нанонапылений, пероуглеродосодержащих и композиционных материалов.

В двигателе используются многоканальная система смазки внутренних узлов, инновационная система воздушных тепловых экранов и интеллектуальная система самодиагностики.

В двигателе применена система управления с распределенной логикой, способная подстраиваться под параметры внешней среды, текущие условия, режимы эксплуатации двигателя и оптимизировать его параметры для достижения максимальной мощности, сберегая при этом ресурс внутренних узлов и агрегатов.

Внедрение подобных технологий позволило повысить топливную эффективность на 82%, ресурс двигателя на 50 %, мощность на 30 %, надежность на 91%.

Преимущества:

– компактность,

высокие характеристики надежности, мощности и потребления топлива ,

– малый вес.

Технические характеристики газотурбинного двигателя малой тяги:

Характеристики:Значение:
Вес, г2060
Длина, мм324
Диаметр основной, мм115
Ширина с пилонами, мм128
Тяга максимальная, Ньютон (кВт)200 (12)
Тяга рабочая, Ньютон160
Расход топлива (на макс. тяге), мл/мин460
Используемое топливокеросин/дизельное топливо
Максимальные скорость вращения, об/мин120 000

Применение:

малая авиация,

локальная энергетика.

Примечание: описание технологии на примере газотурбинного двигателя малой тяги серии МкА (микроавиационный).

авиационный газотурбинный вспомогательный двигатель
продам новый первый танковый малый вертолетный вспомогательный газотурбинный двигатель аи 8
морские малоразмерные иноземцев корабельные российские судовые скубачевский авиационные газотурбинные двигатели для вмф россии 2016 год книга малой мощности россия скачать теория
вспомогательные газотурбинные паротурбинные установки двигатели газотурбинным наддувом
автомобильный маленький м90фр газотурбинный двигатель для авиамоделей для кораблей для фрегатов на автомобиле своими руками авто аи 20 аи 92 вертолета видео внутреннего сгорания гтд 1250 история купить недостатки принцип работы видео
как работает дизельный газотурбинный двигатель реферат т 80 танка т 80 установка цена ямз
использование газогидратов в газотурбинных двигателях
диагностика газотурбинного газотурбинный расчет испытания камера сгорания принцип работы применение обороты мощность конструкция модель компрессор газотурбинного двигателя в танке
мотоцикл с газотурбинным двигателем
работа вал запуск кпд редуктор ресурс ремонт ротор схема характеристики устройство цикл газотурбинного двигателя видео
завод изготовление агрегаты лопатки производство лопаток разработка центр технологической компетенции лопатки эксплуатация топливо масло для типы металлокерамические вставки для газотурбинных двигателей россии

Читать еще:  Влияние дад на работу двигателя

Отличительные черты

Как уже говорилось раньше, предпринимались попытки использовать газотурбинный двигатель для автомобиля, однако дальше испытаний дело не пошло. Единственная отрасль, в которой агрегат нашёл применение – авиация.

Если сравнивать газотурбинный мотор с иными силовыми установками, то у первого изделия значение вырабатываемой мощи по отношению к массе больше. Так же плюс в используемом топливе, доведённый до мелкодисперсного состояния, ассортимент воображает, главный вид – керосин и дизель. Но возможно применение: бензина, газа, спирта, мазута, угольной пыли и т.п.

Агрегат с поршнями и газотурбинная установка, это моторы, работающие на основе тепла, преобразующие энергию, выделившуюся при горении в работу механики. Разница между устройствами заключается в течение процесса. В обоих моторах происходит забор и воздушное сдавливание, после чего подаётся порция горючего, затем субстанция горит, увеличивается и сбрасывается атмосферную среду.

В поршневых установках описанные действия происходят в одной точке – камере сгорания, при этом соблюдается очерёдность действий. Для газотурбинного двигателя характерно протекание действий в нескольких частях механизма одновременно.

Что бы понять, как работает газотурбинный двигатель, разделяют этапы протекания процессов, которые в сумме составляют преобразование топлива в работу:

  • Подведение горючего и образование смеси.

За счёт прохождения атмосферного воздуха через компрессорное колесо, смесь сжимается в объёме, увеличивая напор, до сорока раз. После происходит перетекание воздуха в горящий объём, куда подаётся и топливо. Перемешиваясь с воздушной массой и сгорая, смесь энергетически преобразуется.

  • Энергетическое рабочее преобразование.


Создание и производство газотурбовоза

Газотурбовоз с обозначенной ранее силовой установкой, и электрической передачей мощности (вообще на отечественных газотурбовозах применяется электрическая передача мощности от вала турбины к колесным парам, однако были попытки установки и механической передачи) был построен в 1960 году на Луганском (Ворошиловградском) тепловозостроительном заводе в односекционном варианте и получил обозначение: ГТ101-001.

Газотурбинная установка на всех типах экспериментальных (а серийно они и не строились) запускалась непосредственно при движении с поездом, для маневровых передвижений требовалась установка дополнительно дизель-генераторной установки. Разработкой и постройкой газотурбовозов занимались конструкторы локомотивостроительных заводов в тесном сотрудничестве с Центральным научно-исследовательским институтом МПС (ЦНИИ МПС) и Московским высшим техническим училищем им. Баумана (МВТУ). Главным инициатором разработок и постройки газотурбовозов являлся уже известный нам по паровозам, главный конструктор Коломенского тепловозостроительного завода, Лев Сергеевич Лебедянский.

В итоге всей этой большой работы было построено несколько единичных экземпляров газотурбовозов:

в 1960 году Луганский завод построил уже известный нам, опытный газотурбовоз ГТ101-001 с СПГГ, мощностью 3000 л.с., шестиосный с электрической передачей;

в 1959 году, Коломенский завод построил одну секцию шестиосного опытного газотурбовоза Г1-01, мощностью 4500 л.с., с электрической передачей;

в 1964 году Коломенский завод построил два экспериментальных пассажирских шестиосных газотурбовоза с электрической передачей ГП1, мощностью по 3500 л.с.

Читать еще:  L200 расход топлива дизельного двигателя

Эти машины построены на базе серийно выпускающегося пассажирского тепловоза ТЭП60.

Работы по газотурбовозам начались и проводились совместно с проектированием и постройкой тепловозов. Конструкторы предполагали, что газотурбовозы будут превосходить технические и экономические характеристики тепловозов, но этого не получилось. Все созданные опытные газотурбовозы во всех отношениях уступали уже эксплуатирующимся тепловозам. Поэтому было принято решение о дальнейшем прекращении работ по газотурбовозам.

Решение это было правильным, газотурбовоз – тяжелый и сложный в устройстве и эксплуатации локомотив, а в мощности преимуществ перед тепловозами он не имел. Содержать парк таких локомотивов экономически было естественно невыгодно.

Американцы тоже очень увлеклись этой идеей, но больших успехов в строительстве и применении газотурбовозов не достигли, хотя на их дорогах отдельные экземпляры трудились. Еще в некоторых американских компаниях пробовали сцеплять газотурбовоз с тепловозом. Тепловоз разгонял состав, ну а дальше за дело брался газотурбовоз. Но конечно, такой способ экономически выгодным никак не назовешь.

Плюсы и минусы двигателя

Газовая турбина, как и паровая, развивает большие обороты, что позволяет ей набирать хорошую мощность, несмотря на свои компактные размеры.

Охлаждается турбина очень просто и эффективно, для этого не нужно каких-либо дополнительных приборов. У нее нет трущихся элементов, а подшипников совсем немного, за счет чего движок способен функционировать надежно и долгое время без поломок.

Главный минус подобных агрегатов в том, что стоимость материалов, из которых они изготавливаются довольно высокая. Цена на ремонт газотурбинных двигателей тоже немалая. Но, несмотря на это они постоянно совершенствуются и разрабатываются во многих странах мира, включая нашу.

Газовую турбину не устанавливают на легковые автомобили, прежде всего из-за постоянной нужды в ограничении температуры газов, которые поступают на турбинные лопатки. Вследствие этого понижается КПД аппарата и повышается потребление горючего.

Сегодня уже придуманы некоторые методы, которые позволяют повысить КПД турбинных двигателей, например, с помощью охлаждения лопаток или применения тепла выхлопных газов для обогрева воздушного потока, который поступает в камеру. Поэтому вполне возможно, что через некоторое время разработчики смогут создать экономичный двигатель своими руками для автомобиля.

Среди главных преимуществ агрегата можно также выделить:

  • Низкое содержание вредоносных веществ в выхлопных газах;
  • Простота в обслуживании (не нужно менять масло, а все детали обладают износостойкостью и долговечностью);
  • Нет вибраций, поскольку есть возможность запросто сбалансировать вращающейся элементы;
  • Низкий уровень шума во время работы;
  • Хорошая характеристика кривой крутящего момента;
  • Заводиться быстро и без затруднений, а отклик двигателя на газ не запаздывает;
  • Повышенная удельная мощность.

Классификация и принцип работы

Электростанции встречаются в следующих вариантах:

  1. Мини-установки. Основная их функция заключается в выработке тепловой и электроэнергии. Отличительная особенность – сравнительно компактные габариты и невысокий уровень шума, что позволяет располагать такую станцию в непосредственной близости от потребителя. Газотурбинные автономные электростанции этого вида могут функционировать в двух режимах:
  • Когенерация – может применяться в отопительных системах, при этом установка вырабатывает горячий пар и воду;
  • Тригенерация – задействуется по большей части в системах вентиляции.

Средний уровень КПД составляет приблизительно 95%. Высокая степень эффективности позволяет отнести газотурбинные разнотипные электростанции в разряд экономически-выгодного оборудования.

  1. Мобильные установки представляют собой передвижную технику, при этом они имеют довольно большую мощность. Дополнительный их плюс – в способности использовать топливо разной структуры: газообразное и жидкое. Газотурбинные автономные электростанции допускают применение керосина, дизельного топлива, биогаза, нефтяного, природного и шахтного газа.
Читать еще:  Что такое безнадувные двигатели

Принцип работы таких силовых установок во многом схож с работой газового электрогенератора, только в отличие от последнего газотурбинные разнотипные электростанции вместо двигателя оснащены газовыми турбинами. Подаваемый в компрессор воздух под высоким давлением отправляется далее в камеру сгорания, где смешивается с топливом.

Газообразная среда воспламеняется, а по мере сгорания образуется энергия, которая представляет собой поток газов под высокой температурой. Именно этот поток приводит в движение турбину, которая по мере вращения продуцирует механическую энергию.

И уже на последнем этапе вал турбины воздействует на генератор, ответственный за выработку электрической энергии, которая через трансформатор подается на выход потребителю.

Энергетические газотурбинные установки

Энергетические газотурбинные установки еще называют «газотурбинными мини электростанциями». Применяют их в качестве постоянных, аварийных либо резервных источников снабжения городов и труднодоступных районов.

Энергетические газотурбинные установки используют во многих отраслях промышленности:

  • нефтеперерабатывающей;
  • газодобывающей;
  • металлообрабатывающей;
  • лесной и деревообрабатывающей;
  • металлургической;
  • сельского хозяйства;
  • утилизации отходов и т.д.

Основные виды газотурбинных агрегатов

Газотурбинные электростанции нашли широкое применения в самых разных сферах. Они снабжают электроэнергией крупные объекты промышленного назначения, удаленные здания и сооружения. В случае необходимости, газотурбинная электростанция в состоянии обеспечить электричеством целые населенные пункты. Агрегаты малой мощности нередко используются в частном секторе и на сельскохозяйственных объектах.

Основным критерием классификации электростанций являются их размеры, в соответствии с которыми выбирается и место их использования:

  • Стационарные установки и сопутствующее оборудование. Монтируются на капитальных неподвижных фундаментах. На них устанавливаются самые мощные турбины и электрические генераторы.
  • Передвижные или мобильные установки. Также обладают высокой мощностью, но при этом могут перемещаться с места на место. Работают не только на газе, но и на жидком топливе.
  • Мини-установки или микротурбины. Вырабатывают электрическую и тепловую энергию, но при этом отличаются компактными размерами и низким уровнем шума во время работы. Последнее качество дает возможность размещать такие агрегаты в непосредственной близости от частных домов. Они могут работать в режиме когенерации, вырабатывая воду и пар для систем отопления, и в режиме тригенерации, преимущественно, в вентиляционных системах.

Обзор моделей

Рассмотрим самые популярные модели газотурбинных энергостанций – от мини-генераторов до крупных установок.

Газотурбинная электростанцияМощность

При выборе газотурбинных электростанций учитывают их предназначение и габариты, а также вырабатываемую мощность.

В большинстве своем их приобретают для промышленного использования. Минитурбины пока являются оборудованием будущего, для домашнего использования они доступны лишь обеспеченным людям.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector