Выбор турбины является важным этапом постройки двигателя и если выбор окажется не правильным - он может свести на нет все ваши старания. К сожалению, не возможно просто взять самый большой турбокомпрессор из доступных, установить его на ваш двигатель и наслаждаться огромной мощностью и моментом. Может оказаться так, что объем двигателя окажется слишком мал и энергии выхлопных газов будет не достаточно, чтобы раскрутить крыльчатку турбины и реализовать весь ее потенциал. В этом случае, вместо высокой мощности вы будете иметь глубокую турбояму и весьма посредственные характеристики на низких и средних, а если турбина слишком велика, то и на высоких оборотах.
Для того, чтобы не ошибиться в выборе, прежде чем купить турбину стоить посмотреть на ее карту. Поскольку данная статья представляет собой компиляцию данных из зарубежных источников, в основном американских, все расчеты, приведенные ниже, выполнены в американской системе измерений. Это не сильно осложняет расчет, тем более, что карты большинства производителей содержат обозначения именно в американской системе. В случае необходимости перейти к метрической системе можно воспользоваться калькулятором для систем измерения, например, расположенным по адресу http://www.ru.convert-me.com/ru/ .
Компрессорная карта содержит информацию о производительности турбины в зависимости от развиваемого давления.
По оси Х откладываются значения воздушного потока, т.е. количество воздуха, проходящего через компрессор. Как правило, количество воздуха считается в кубических футах в минуту (cfm) или в фунтах в минуту (lb/min).
По оси Y - соотношение абсолютного давления Р2 на выходе турбины к абсолютному давлению Р1 на входе. Т.е. если турбина работает на уровне моря и избыточное давление воздуха равно 10 psi, то давление на входе будет 14.7 psi а давление на выходе 14.7 + 10 = 24.7 psi. Таким образом, отношение P2/P1 = 24.7/14.7 = 1.68.
Эффективность компрессора.
Турбокомпрессор состоит из двух основных частей - турбины и компрессора. Выхлопные газы раскручивают крыльчатку турбины и, соответственно, находящуюся с ней на одном валу крыльчатку компрессора. На создание давления расходуется не вся энергия, полученная от турбины. Часть ее идет на нагрев воздуха. Значение эффективности компрессора показывает, какая часть энергии идет на полезную работу. К примеру, эффективность 70% означает, что 70% энергии уходит на создание давления и 30% - на нагрев. Чем ниже эффективность, тем сильнее нагревается турбокомпрессор, тем короче будет его срок службы.
На графике эффективность отображается замкнутыми кривыми с указанными рядом с ними значениями в процентах.
Скорость вращения крыльчатки.
На графике скорость вращения крыльчатки турбины (об/мин) отображается кривыми, показывающими зависимость между давлением и воздушным потоком. Если принять воздушный поток постоянным, т.е. отложить на графике вертикальную линию, то более высоким оборотам будет соответствовать более высокое давление. Если принять постоянным давление (горизонтальная линия), то с ростом оборотов будет расти воздушный поток. Однако, воздушный поток перестанет расти, если внешние точки крыльчатки достигнут скорости звука. Соответственно, чем больше диаметр крыльчатки компрессора, тем ниже скорость вращения.
Самая левая кривая на графике ограничивает рабочий диапазон турбины. Зона левее этой кривой характеризуется высоким давлением, развиваемым компрессором и малом воздушном потоке. Такое бывает при резком закрытии дроссельной заслонки. Работа в этой областичревата поломкой турбокомпрессора и чтобы этого не произошло устанавливается клапан, который сбрасывает избыточное давление (blow-off).
Ниже приведен пример карты для турбокомпрессора фирмы Garret.
Для того, чтобы не ошибиться в выборе, прежде чем купить турбину стоить посмотреть на ее карту. Поскольку данная статья представляет собой компиляцию данных из зарубежных источников, в основном американских, все расчеты, приведенные ниже, выполнены в американской системе измерений. Это не сильно осложняет расчет, тем более, что карты большинства производителей содержат обозначения именно в американской системе. В случае необходимости перейти к метрической системе можно воспользоваться калькулятором для систем измерения, например, расположенным по адресу http://www.ru.convert-me.com/ru/ .
Компрессорная карта содержит информацию о производительности турбины в зависимости от развиваемого давления.
По оси Х откладываются значения воздушного потока, т.е. количество воздуха, проходящего через компрессор. Как правило, количество воздуха считается в кубических футах в минуту (cfm) или в фунтах в минуту (lb/min).
По оси Y - соотношение абсолютного давления Р2 на выходе турбины к абсолютному давлению Р1 на входе. Т.е. если турбина работает на уровне моря и избыточное давление воздуха равно 10 psi, то давление на входе будет 14.7 psi а давление на выходе 14.7 + 10 = 24.7 psi. Таким образом, отношение P2/P1 = 24.7/14.7 = 1.68.
Эффективность компрессора.
Турбокомпрессор состоит из двух основных частей - турбины и компрессора. Выхлопные газы раскручивают крыльчатку турбины и, соответственно, находящуюся с ней на одном валу крыльчатку компрессора. На создание давления расходуется не вся энергия, полученная от турбины. Часть ее идет на нагрев воздуха. Значение эффективности компрессора показывает, какая часть энергии идет на полезную работу. К примеру, эффективность 70% означает, что 70% энергии уходит на создание давления и 30% - на нагрев. Чем ниже эффективность, тем сильнее нагревается турбокомпрессор, тем короче будет его срок службы.
На графике эффективность отображается замкнутыми кривыми с указанными рядом с ними значениями в процентах.
Скорость вращения крыльчатки.
На графике скорость вращения крыльчатки турбины (об/мин) отображается кривыми, показывающими зависимость между давлением и воздушным потоком. Если принять воздушный поток постоянным, т.е. отложить на графике вертикальную линию, то более высоким оборотам будет соответствовать более высокое давление. Если принять постоянным давление (горизонтальная линия), то с ростом оборотов будет расти воздушный поток. Однако, воздушный поток перестанет расти, если внешние точки крыльчатки достигнут скорости звука. Соответственно, чем больше диаметр крыльчатки компрессора, тем ниже скорость вращения.
Самая левая кривая на графике ограничивает рабочий диапазон турбины. Зона левее этой кривой характеризуется высоким давлением, развиваемым компрессором и малом воздушном потоке. Такое бывает при резком закрытии дроссельной заслонки. Работа в этой областичревата поломкой турбокомпрессора и чтобы этого не произошло устанавливается клапан, который сбрасывает избыточное давление (blow-off).
Ниже приведен пример карты для турбокомпрессора фирмы Garret.
Последнее редактирование: