Kaip Veikia Dujų Turbinų Varikliai

{h1}

Turbininiai varikliai arba reaktyviniai varikliai padarė revoliuciją oro kelionių pramonėje. Sužinokite apie turbinų variklius ir kaip veikia turbinų varikliai.

Eidami į oro uostą ir pamatę ten esančius komercinius lėktuvus, negalite nepastebėti didžiulių variklių, kurie juos varo. Dauguma komercinių purkštukų yra varomi turbokompresoriniais varikliais, o turbinos ventiliatoriai yra vienas bendros variklių klasės, vadinamos, pavyzdžiu dujų turbina varikliai.

Turbūt niekada negirdėjote apie dujų turbinų variklius, tačiau jie naudojami visose netikėtose vietose. Pavyzdžiui, daugelis iš jūsų matomų sraigtasparnių, daugybė „s-maller“ jėgainių ir net „M-1“ bakas naudoja dujų turbinas. Šiame straipsnyje apžvelgsime dujų turbinų variklius, kad sužinotume, kas juos varžokais pažadina!

Turbinų tipai

-Yra daug įvairių turbinų:

  • Tikriausiai esate girdėję apie garo turbina. Daugelis elektrinių naudoja garą anglis, gamtines dujas, naftą ar branduolinį reaktorių. Garai teka per didžiulę ir labai kruopščiai suprojektuotą daugiapakopę turbiną, kad suktis išvesties velenas, kuris varo gamyklos generatorių.
  • Hidroelektrinių užtvankų naudojimas vandens turbinos tuo pačiu būdu generuoti galią. Hidroelektrinėje naudojamos turbinos atrodo visiškai kitaip nei garų turbinos, nes vanduo yra tiek tankesnis (ir lėčiau judantis) nei garai, tačiau tai yra tas pats principas.
  • Vėjo turbinos, dar vadinamus vėjo malūnais, kaip varomąją jėgą naudoja vėją. Vėjo turbina neatrodo kaip garo turbina ar vandens turbina, nes vėjas juda lėtai ir yra labai lengvas, tačiau vėlgi, principas yra tas pats.

Dujų turbina yra tos pačios koncepcijos pratęsimas. Dujų turbinoje suslėgtos dujos suka turbiną. Visuose šiuolaikiniuose varikliuose su dujų turbina variklis gamina savo suslėgtas dujas, o tai daro degindamas kažką panašaus į propaną, gamtines dujas, žibalą ar reaktyvinį kurą. Šiluma, gaunama deginant kurą, išplečia orą, o greitas šio karšto oro skubėjimas suka turbiną.

Reaktyvinių variklių privalumai ir trūkumai

Taigi, ar M-1 bakas vietoj dyzelinio variklio naudoja 1500 arklio galių dujų turbinos variklį? Pasirodo, kad yra du dideli turbinos pranašumai, palyginti su dyzelinu:

  • Dujų turbinų varikliai turi puikų galios ir svorio santykis palyginti su stūmokliniais varikliais. T. y., Variklio sunaudota galia, palyginti su paties variklio svoriu, yra labai gera.
  • Dujų turbinų varikliai yra mažesnis nei jų tos pačios galios besikartojantys kolegos.

- Pagrindinis dujų turbinų trūkumas yra tas, kad, palyginti su to paties dydžio stūmokliniu varikliu, jos yra brangus. Dujų turbinų projektavimas ir gamyba, nes jos sukasi tokiu dideliu greičiu ir dėl aukštų darbinių temperatūrų, yra sunki problema tiek inžinerijos, tiek medžiagų požiūriu. Dujinės turbinos tuščiąja eiga taip pat linkusios sunaudoti daugiau degalų, todėl jos renkasi pastovią, o ne svyruojančią apkrovą. Dėl to dujų turbinos puikiai tinka tokiems dalykams kaip transkontinentiniai reaktyviniai lėktuvai ir elektrinės, tačiau paaiškina, kodėl jų neturite po savo automobilio gaubtu.

Dujų turbinų procesas

Šis turinys šiame įrenginyje nesuderinamas.

Dujų turbinų varikliai teoriškai yra labai paprasti. Jie susideda iš trijų dalių:

  • Kompresorius - Suspaudžia gaunamą orą iki aukšto slėgio
  • Degimo zona - Dega kuras ir susidaro aukšto slėgio, didelio greičio dujos
  • Turbina - Ištraukia energiją iš aukšto slėgio, didelio greičio dujų, tekančių iš degimo kameros

Šis paveikslėlis parodo bendrą ašinis srautas dujinė turbina - toks variklis, kurį galite rasti vairuodami sraigtasparnio rotorių, pavyzdžiui:

Šiame variklyje kompresorius iš dešinės įsiurbia orą. Kompresorius iš esmės yra kūgio formos cilindras su mažomis ventiliatoriaus mentėmis, pritvirtintomis eilėmis (čia pateikiamos aštuonios menčių eilės). Darant prielaidą, kad šviesiai mėlyna spalva yra oras esant normaliam oro slėgiui, tada, kai oras spaudžiamas per suspaudimo stadiją, jo slėgis žymiai padidėja. Kai kuriuose varikliuose oro slėgis gali padidėti 30 kartų. Kompresoriaus sukuriamas aukšto slėgio oras rodomas tamsiai mėlyna spalva.

Degimo zona

Kaip veikia dujų turbinų varikliai: turbinų

-Šis aukšto slėgio oras patenka į degimo vietą, kur degalų purkštuvų žiedas įleidžia nuolatinį kuro srautą. Degalai dažniausiai yra žibalo, reaktyvinio kuro, propano arba n-natūralių dujų. Jei pagalvojate apie tai, kaip lengva užgesinti žvakę, tuomet degimo vietoje galite pamatyti projektavimo problemą - į šią zoną patenka aukšto slėgio oras, judantis šimtais mylių per valandą. Norite, kad toje aplinkoje nuolat degtų liepsna. Šią problemą išsprendžiantis kūrinys vadinamas „liepsnos laikikliu“ arba kartais „skardine“. gali yra tuščiaviduris perforuotas sunkiojo metalo gabalas. Pusė skardinės skerspjūvio yra parodyta žemiau:

injektoriai yra dešinėje. Suslėgtas oras patenka per skylutes. Išmetamosios dujos išeina kairėje. Ankstesniame paveiksle galite pamatyti, kad a antrasis cilindrų rinkinys įvynioja aplink perforuotos skardinės vidų ir išorę, nukreipdami suslėgtą įsiurbiamą orą į skylutes.

Turbina

Kaip veikia dujų turbinų varikliai: dujų

Variklio kairėje yra turbina skyrius. Šiame paveiksle yra du turbinų rinkiniai. Pirmasis rinkinys tiesiogiai varo kompresorių. Turbinos, velenas ir kompresorius sukasi kaip vienas mazgas:

Kairėje kairėje yra paskutinė turbinos stadija, parodyta čia su viena menčių komplektacija. Tai varo išėjimo veleną. Ši turbinos paskutinė pakopa ir išėjimo velenas yra visiškai atskiras, laisvai besisukantis įrenginys. Jie laisvai sukasi, be jokio ryšio su likusiu varikliu. Tai yra nuostabi dujų turbinos variklio dalis - per karštos dujos, pučiančios per tos galutinės išvesties turbinos mentes, yra pakankamai energijos, kad būtų galima sukurti 1500 arklio galių ir vairuoti 63 tonų M-1 baką! Dujų turbinos variklis iš tiesų yra toks paprastas.

Jei turbina naudojama rezervuare ar jėgainėje, išmetamosioms dujoms iš tikrųjų nėra nieko bendra, tik jas reikia išleisti per išmetimo vamzdį, kaip parodyta. Kartais išmetimas tekės per kažkokį šilumokaitį, norėdamas išgauti šilumą kitu tikslu arba pašildyti orą prieš patenkant į degimo kamerą.

Akivaizdu, kad diskusija čia šiek tiek supaprastinta. Pavyzdžiui, mes neaptarėme guolių, tepimo sistemų, variklio vidinių atraminių konstrukcijų, statoriaus menčių ir pan. Visos šios sritys tampa didžiulėmis inžinerinėmis problemomis dėl milžiniškos temperatūros, slėgio ir sukimosi greičio variklyje. Tačiau pagrindiniai principai, aprašyti čia, reglamentuoja visus dujų turbinų variklius ir padeda suprasti pagrindinį variklio išdėstymą ir veikimą.

Dujų turbinų variacijos

Kaip veikia dujų turbinų varikliai: kaip

Dideli reaktyviniai lėktuvai naudoja vadinamuosius turbofanas varikliai, kurie yra ne kas kita, kaip dujų turbinos, sujungtos su dideliu ventiliatoriumi variklio priekyje. Štai pagrindinis (labai supaprastintas) turboventiliatoriaus išdėstymas:

Galite pamatyti, kad turbofano šerdis yra normalus dujų turbinos variklis, kaip aprašytas ankstesniame skyriuje. Skirtumas tas, kad paskutinėje turbinos stadijoje važiuojamas velenas, kuris grįžta atgal į variklio priekį, kad būtų tiekiama ventiliatorius (šioje nuotraukoje parodyta raudona spalva). Tai daugkartinis koncentrinis veleno metodas, beje, yra ypač paplitęs dujų turbinose. Tiesą sakant, daugelyje didesnių turbinos ventiliatorių gali būti dvi visiškai atskiros suspaudimo pakopos, kurias varo atskiros turbinos, kartu su ventiliatoriaus turbina, kaip parodyta aukščiau. Visi trys velenai važiuoja koncentriškai vienas į kitą.

Ventiliatoriaus paskirtis yra žymiai padidinti oro srautą, judantį per variklį, taigi ir padidinti variklio kiekį trauka. Kai oro uoste pažvelgiate į komercinės srovės reaktoriaus variklį, tai jūs matote šį ventiliatorių variklio priekyje. Jis yra didžiulis - maždaug 10 pėdų (3 m) skersmens ant didelių purkštukų, todėl gali judėti daug oro. Oras, kurį juda ventiliatorius, vadinamas „apeiti orą"(pavaizduota violetinėje viršuje), nes jis apeina variklio turbinos dalį ir dideliu greičiu juda tiesiai per nacelle nugarėlę, kad būtų užtikrinta trauka.

A turboprop variklis yra panašus į turbofaną, tačiau vietoj ventiliatoriaus yra įprastas sraigtas variklio priekyje. Išėjimo velenas jungiasi su a pavarų dėžė norėdami sumažinti greitį, o greičių dėžės galia pasuka sraigtą.

Traukos pagrindai

- Turboventiliatoriaus variklio tikslas yra gaminti trauka vairuoti lėktuvą į priekį. Paprastai trauka matuojama svarais Jungtinėse Valstijose (metrinė sistema u-ses Niutonai, kur 4,45 Niutonas yra lygus 1 svarui pjūvio). „Traukos svaras“ yra lygus jėgai, galinčiai pagreitinti 1 svaro medžiagos 32 pėdas per sekundę per sekundę (32 pėdos per sekundę per sekundę būna lygiavertės pagreičiui, kurį sukelia sunkio jėga). Todėl, jei turite reaktyvinį variklį, galintį sukurti 1 svarą svaro, jis galėtų išlaikyti 1 svarą medžiagos, suspenduotos ore, jei purkštukas būtų nukreiptas tiesiai žemyn. Panašiai, reaktyvinis variklis, sukuriantis 5000 svarų traukos, galėtų išlaikyti 5000 svarų medžiagos, suspenduotos ore. Ir jei raketinis variklis sukeltų 5000 svarų sterlingą, taikomą 5000 svarų objektui, plūduriuojančiam kosmose, 5000 svarų objektas įsibėgėtų 32 pėdų per sekundę greičiu per sekundę.

Trauka sukuriama pagal Niutono principą, kad „kiekvienas veiksmas turi lygias ir priešingas reakcijas“. Pavyzdžiui, įsivaizduokite, kad jūs plūduriuojate kosmose ir sveriate 100 svarų Žemėje. Rankoje turite beisbolo kamuoliuką, kuris sveria 1 svarą žemėje. Jei išmesite beisbolą 32 pėdų per sekundę greičiu (21 mph / 34 kph), jūsų kūnas judės priešinga kryptimi ( reaguoti) 0,32 pėdų per sekundę greičiu. Jei nuolat mestumėte rutulinius kamuolius greičiu vienas per sekundę, jūsų rutuliniai kamuoliai generuotų 1 svarą nuolatinės traukos. Atminkite, kad norint sugeneruoti tą 1 svarą svaro valandai, valandos pradžioje jums reikės laikyti 3 600 svarų bazinių kamuolių. Jei norėjai padaryti geriau, svarbiausia yra mesti rutulius sunkiau. „Mėtydami“ juos (tarkime) su pistoletu 3200 pėdų per sekundę greičiu, sukeltumėte 100 svarų jėgos.

Reaktyvinio variklio trauka

- Turbofaniniame variklyje yra rutuliniai kamuoliai, kuriuos variklis išmeta oro molekulės. Oro molekulės jau yra, todėl lėktuvas neprivalo jų nešiotis bent aplink. Atskiros oro molekulės sveria nedaug, o variklis išmeta daug jų ir meta labai dideliu greičiu. Traukos jėga sklinda iš dviejų turbofano komponentų:

  • dujų turbina pati - paprastai dujų turbinos išmetimo gale (šiame paveikslėlyje neparodytas) suformuojamas antgalis, kad būtų sukurtas greitaeigis išmetamųjų dujų srautas. Tipinis oro molekulių, išeinančių iš variklio, greitis yra 1300 mylių per valandą (2 092 km / h).
  • apeiti orą sukuriamas ventiliatoriaus - Šis aplinkkelio oras juda lėčiau nei iš turbinos išmetamos dujos, tačiau ventiliatorius juda daug oro.

Kaip matote, dujų turbinų varikliai yra gana paplitę. Jie taip pat yra gana sudėtingi ir ištiesia skysčių dinamikos ir medžiagų mokslų ribas. Jei norite sužinoti daugiau, verta aplankyti universiteto biblioteką su gera inžinerijos katedra. Knygos šia tema paprastai yra brangios, tačiau du gerai žinomi tekstai yra „Orlaivių dujų turbinų variklių technologija“ ir „Dujų turbinų varymo elementai“.

Namuose pastatytoje dujų turbinų arenoje yra stebėtinai daug veiklos, o kitų žmonių, besidominčių ta pačia tema, galite rasti dalyvaudami naujienų grupėse ar adresų sąrašais šia tema.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie dujų turbinų variklius ir susijusias temas, skaitykite nuorodas kitame puslapyje.


Vaizdo Papildas: Volvo Trucks: kaip veikia naujasis D13TC variklis.




Tyrimas


10 Ekologiško Maisto Gaminimo Patarimų
10 Ekologiško Maisto Gaminimo Patarimų

Kaip Veikia Oro Balionai
Kaip Veikia Oro Balionai

Mokslas Naujienos


Moteriškos Šamanės Kapas Apkrautas Gėrybėmis
Moteriškos Šamanės Kapas Apkrautas Gėrybėmis

Vaizdo Įrašas: Žavioji „Baby Panda“ Myli Rieda Aplink
Vaizdo Įrašas: Žavioji „Baby Panda“ Myli Rieda Aplink

Atstatymas Po „Tornado“: Reikalingi Nauji Metodai Ir Medžiagos
Atstatymas Po „Tornado“: Reikalingi Nauji Metodai Ir Medžiagos

Atskleista Tiesa Apie Kolegijos Studentus Ir Atsitiktinį Seksą
Atskleista Tiesa Apie Kolegijos Studentus Ir Atsitiktinį Seksą

Tirpstantys Arkties Ledo Ženklai Galimi Jūros Pokyčiai Jūrų Ekosistemose
Tirpstantys Arkties Ledo Ženklai Galimi Jūros Pokyčiai Jūrų Ekosistemose


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com