Во многих современных машинах от холодильника до автомобиля, от корабля до самолета используются агрегаты, называемые турбинами и компрессорами.
турбина. Каждый из них имеет свое назначение и отличия. Без них трудно представить современное машиностроение, транспорт и энергетику.
То, что называется турбиной, по сути, является беспрерывно работающим ротационным двигателем . Она представляет собой ротор или ее рабочий орган, который вращается под воздействием воды, пара или газа. В обобщенном виде их именуют рабочим телом. Такое воздействие осуществляется посредством закрепленных по окружности ротора лопаток или лопастей на которые падает поток рабочего тела. В результате кинетическая или внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую, вращая соединенные с ротором агрегаты. Сегодня турбина — обычное явление, однако только в XIX веке появились первые работоспособные образцы.
На современных турбинах имеются две главные части. Это подвижное рабочее колесо, состоящее из установленных на роторе лопаток. Именно оно напрямую создает вращение. К неподвижной части турбины относится сопловый аппарат, состоящий из лопаток, обеспечивающих рабочему телу необходимое направление потока при его воздействии на лопатки рабочего колеса. Этот поток может перемещаться вдоль или перпендикулярно валу турбины. Отдельным типом турбин выделяют турбокомпрессоры.
Для повышения эффективности турбин в условиях значительных тепловых перепадов могут создаваться турбины с несколькими контурами. Они могут иметь от одного до трех валов с разным расположением и оснащаться общим редуктором. Все турбины оснащаются регулятором безопасности, который в автоматическом режиме регулирует частоту вращения рабочего органа.
Сфера применения турбин чрезвычайно широка. Они являются составной частью приводов морских и воздушных судов, некоторых автомобилей, работают в различных гидронасосах и гидродинамических передачах. Турбины выступают приводами генераторов. вырабатывающих электрическую энергию на гидро, тепловых и атомных электростанциях. Все большее распространение получают турбинные устройства в двигателях внутреннего сгорания.
В соответствии с типом рабочего тела турбины подразделяются на паровые. газовые и гидротурбины. На их основе созданы газотурбинные и турбореактивные, турбовентиляторные двигатели. Почти все боевые корабли имеют турбинные двигательные установки. Они состоят из компрессора для нагнетания воздуха, камеры сгорания, газовой турбины и различного вспомогательного оборудования.
Зачем нужен компрессор
Для того, чтобы сжимать и транспортировать воздух и различные газы , применяется компрессор. Он приводится в действие двигателем. В соответствии со спецификой создания высокого давления и особенностями конструкции компрессоры могут быть динамическими и объемными. В первых происходит сжатие газообразного вещества за счет механической энергии на их валу. Установленные на нем лопатки гонят газ в определенном направлении и сжимают его. Компрессоры, работающие по динамическому принципу, бывают осевыми и центробежными. Это зависит от типа рабочего колеса и направления потока.
В турбокомпрессорах газ сжимается вследствие неподвижной и вращающейся решетками областей. Объемные компрессоры так называются потому, что во время работы в них меняется объем камеры, в которой сжимается газ. Это самый распространенный тип компрессоров. Основными среди них являются те, в которых происходит процесс сжатия за счет работы поршня в цилиндре, а также машины, в которых сжимающий элемент вращается. Их еще называют роторными.
Компрессоры могут иметь общее назначение или применяться в конкретных производствах. Они широко используются в химической промышленности, газотранспортных системах, в строительстве, транспорте, пищевой промышленности и других отраслях. Без компрессоров не обходятся холодильные установки. Компрессоры сжимают воздух для работы различных инструментов и установок в промышленности, сервисных службах и на стройках, для обеспечения работы. Сжимают кислород, азот, хлор и другие газы для различных нужд.
В действие они могут приводиться двигателями внутреннего сгорания и электрическими, газовыми и паровыми турбинами. Для использования в местах, где отсутствует электричество, обычно применяют дизельные компрессорные установки.
Компрессоры во время работы нагреваются и требуют охлаждения, которое бывает жидкостным или воздушным. Они могут работать стационарно или быть мобильными и портативными.
Некоторые компрессоры могут создавать не только давление и разрежение. Показателями производительности компрессоров является обычно кубометр (тысячи, миллионы кубометров) газа в единицу времени. Они зависимости от назначения, могут создавать малое, среднее, высокое и сверхвысокое давление.
В чем различия
- Главное отличие турбины от компрессора в том, что турбина это двигатель, в котором кинетическая энергия воды, пара или газа преобразуется в механическую энергию, обеспечивающую движение иди технологические процессы. Компрессор нужен, чтобы сжимать газ и подавать его под давлением, в том числе и для работы турбины.
- Рабочим телом в турбине может быть вода, газ или воздух. В компрессоре только газообразные вещества.
- Мощность турбины измеряется в киловаттах или лошадиных силах. Параметром, производительности компрессора является давление, которое может указываться в паскалях или атмосферах.
- Турбина может развивать мощность в зависимости от интенсивности подачи на ее лопатки рабочего тела. У компрессора мощность фиксированная.
- Турбина является технически более сложным устройством, чем компрессор.
Конец рабочего дня, ничего не предвещало беды. Как в одном из боксов среди механиков разразился спор. Извечная тема, давно поросшая мхом вновь явила собой жаркое противостояние адептов компрессора и турбины. Надо сказать, что в нашем сервисе постоянно возникают стычки между поклонниками немецких и японских авто, любителей гаджетов Apple и приверженцев устройств на андройде, вот теперь очередь дошла и до нагнетателей воздуха. Да что собственно удивляться, каждое устройство по своему хорошо, имеет ряд преимуществ друг перед другом, но и не лишен недостатков. Выход из создавшейся ситуации был только один, каждая сторона должна была предоставить веские доводы в пользу своего устройства и оппонировать другой стороне с помощью минусов их «гаджета». Третейским судьей выступил я, ибо для меня нет ничего лучше огромного по литражу «атмосферника» без дополнительных нагнетателей.
Назначение турбины и компрессора
Для начало стоит отметить, что оба устройства необходимы для увеличения подачи воздуха в камеру сгорания, вследствие чего следует повышение мощности двигателя. Просвещенным людям известно, что изначально в рабочей смеси процент содержания горючего выше, чем воздуха, ввиду этого и расход топлива больше относительно КПД. ДЛЯ получения максимальной пользы от затраченного горючего и придумались нагнетатели различного спектра действия. Конечный эффект от использования турбины и компрессора одинаков - это сумасшедшее увеличение мощности, а вот алгоритм действия разный.Да начнется баттл
Право первым выступать отдали приверженцам компрессора, так как их устройство для увеличения мощности, автопроизводителя взяли на вооружение первым. Так что такое компрессор? Данное устройство представляет собой в некоторой степени самостоятельный агрегат, действие которого приводится от вращения коленчатого вала. При минимальном количестве изменений, требующихся для установки компрессора, он выдает поразительные результаты.Плюсы:
- Несложная установка и настройка агрегата;
- Не требует дополнительных подключений (подводка масла и охлаждения потоков воздуха);
- Относительно невысокая стоимость (порядка 150 у.е)
- Работает в широком диапазоне оборотов (с момента запуска);
- Недорогое обслуживание и отсутствие требований к качеству топлива и ГСМ;
- Большой выбор компрессоров различного типа;
- Стабильная работа, увеличивающая срок службы ДВС.
- Отнимает мощность двигателя, и увеличивает расход топлива(до 30%);
- Низкое КПД (прирост мощности до 10%).
Турбина - это двигатель преобразующий кинетическую энергию газа в полезную механическую. Говоря простым языком, выхлопные газы раскручивают ротор турбины, засасывая воздух извне в камеру сгорания, повышая тем самым взрывную мощь мотора. Особенность в том, что турбина устанавливается на выходе из коллектора выхлопа, требует подключения к системе смазки двигателя и установки дополнительного охлаждения воздуха - интеркулера. По сути турбонагнетатель зависимый агрегат, внедренный в конструкцию ДВС, коэффициент полезного действия которого весьма велик и не ограничен потенциалом двигателя. Поэтому их используют на магистральных грузовиках и самосвалах.
Плюсы:
- Высокое КПД (взрывная мощь на высоких оборотах, прирост мощности 20-30% и более);
- Не вызывает потери тяги двигателя;
- Эффективно работает как бензиновыми, так и с дизельными ДВС;
- Небольшой расход топливо (относительно компрессора).
- Высокая цена устройства (от 500 у.е);
- Жесткая привязка к системам двигателя (смазка и охлаждение воздуха);
- Быстрый перегрев;
- Чувствительность к ГСМ;
- Низкая эффективность при малых оборотах (турбояма);
- Сложность установки и обслуживания;
- Уменьшается ресурс двигателя.
Компрессоры предполагают размеренное увеличение мощностных показателей с запуском двигателя и так же затухают при достижении пика раскрутки. Он действует в диапазоне рабочего цикла ДВС и КПД падает в зависимости от увеличения мощности.
Что выбрать?
Какой выбор сделать это решать каждому в отдельности. Утверждать и открыто заявлять о бесспорном лидерстве одно или другого аппарата не берется никто, ибо сколько людей столько и мнений. Если есть желание взбодрить свой автомобиль недорого и без особых хлопот, безусловно выбирайте компрессор. Так поступили парни, обращавшиеся к нам за консультацией. Расточенный двигатель до фольги их больше не устраивал, компрессор стал для них бюджетным решением проблемы в динамике. Однако, обладая недюжинными волевыми качествами и тугим кошельком, выбирайте конечно турбину, способную сделать из Шкоды Йети с 1,4 литровым двигателем Вашей жены в серьезный кроссовер, с невероятной динамикой. Думайте, взвешивайте все за и против, и делайте правильный выбор для себя!
Сейчас стало очень модно увеличивать мощность своего автомобиля. И делают это не только любители гоночных машин, но и владельцы обычных транспортных средств. И тут перед автомобилистом возникает дилемма: что лучше турбина или компрессор?
Оба механизма предназначены для увеличения продуктивности работы двигателя, но каждый из них имеет свои особенности. Различия этих устройств закачаются не только во внешнем виде, но и в принципе работы, что является ключевым фактором для покупателя.
Для того чтобы ответить в чем отличие турбины от компрессора сначала давайте разберёмся в их устройстве.
Турбина
Турбокомпрессор – это сложно устроенный механизм, который предназначен для нагнетания сжатого воздуха в двигатель. Его особенность заключается в способе привода. Турбокомпрессор преобразует кинетическую энергию выхлопных газов в механическую за счет вращения ротора.
Инженеры довольно давно попытались создать турбокомпрессор, но у них это долгое время не поучалась, поскольку уровень обработки и качество материалов было не на высоте. За последние сто лет все изменилось. Появилось множество видов турбин, но в процессе доработки конструкции они все пришли стандартизировались и внешне стали очень похожими. Сегодня турбины получили широкое применение в качестве основного элемента привода для разнообразных транспортных средств. Для нормальной эксплуатации устройства обязательно необходимо использовать интеркулер. Он охладит воздух перед попаданием в турбокомпрессор тем самым сделав его плотнее и убережёт агрегат от перегрева.
Компрессор
Компрессор - это механизм, который также предназначен для сжатия и подачи воздуха, но его привод осуществляется от коленчатого вала.
Существует довольно много видов компрессоров. Наиболее распространённой конструкцией среди них является поршневой или как его иногда называют пневматический. Данный вид не используется в автомобилях, а применяется как самостоятельное устройство в промышлености. Основную рабочую часть составляют поршень и два клапана. Они и выполняют функции всасывания и нагнетания.
В автомобильной же промышлености используют класс компрессоров именуемый механический нагнетатель .
Теперь на конкретных примерах сравним турбину и компрессор.
|
Компрессор |
Турбокомпрессор |
||
|
Способ привода |
От коленчатого вала |
За счет энергии отработанных газов |
|
|
Прибавка к мощности |
Низкие обороты |
||
|
Средние обороты |
|||
|
Высокие обороты |
|||
|
Задержка буста |
Нет. Мощность компрессора пропорциональна мощности двигателя. |
Имеется незначительная задержка именуемая турбоямой . |
|
|
Расход мощности двигателя для собственного привода |
Нет или незначительное. Расход мощности может появится в больших турбинах, за счет появления противодавления на выпускном коллекторе. |
||
|
Срок службы |
Зависит от типа компрессора, но в любом случае негативно влияет на состояние коленчатого вала. |
Длительный. Превышает срок службы двигателя при условии соблюдения правил эксплуатации. |
|
|
Обслуживание |
Каждые 10 тыс. км |
Каждые 7 тыс. км |
|
|
Стоимость |
Средняя. Зависит от вида компрессора. |
Дорогая. Зависит от двигателя. |
|
|
Сложность установки |
Простая. Могут справится в практически любом СТО. |
Варьируется в зависимости от того, предусмотрена двигателем установка турбонаддува. Требуется специальные знания, если вы тюнингуете машину. |
|
|
Расход топлива |
Повышается |
Понижается (при той же скорости, что у атмосферных аналогов) |
|
|
КПД в зависимости от увеличения мощности двигателя |
|||
Если вы до сих пор сомневаетесь в выборе, что лучше установить турбину или компрессор, то обратитесь к специалисту, который подробно распишет все «ЗА» и «ПРОТИВ» конкретно на примере вашего автомобиля.
Давайте вместе разберемся, что лучше турбина или компрессор? Еще со школы нам знакомо, что чем меньше агрегат, тем меньшую мощность он способен выдать (в силу своих характеристик). Но как сделать обратное? Вот эта вот проблема длительное время изнуряла инженеров.
Выход нашелся спустя многие годы в виде установки дополнительного «гаджета» в мотор, который назывался компрессор. Теперь можно было «заливать» в камеру сгорания большее кислорода и тем самым повышая давление в поршне, что ведет к увеличению мощности.
Наряду с компрессором, начали активно использовать и турбину, назначение которой сводилось к обогащению топлива. Получается и то и другое имеют одну и ту же цель?! Да, но есть небольшая разница, о которой немного позже.
Сфера применения и особенности эксплуатации
Что лучше турбина или компрессор? Для полноценного ответа давайте разберем оба устройства по частям.
Конструктивно турбина – это двигатель, который находится постоянно в движении за счет преобразования энергии жидкости или пара в механическую. Сразу необходимо сказать, что механизмы привода у обоих совсем разные.
Компрессор питается от коленвала движка и имеет автономную единицу, а турбина газами от выхлопного коллектора и не имеет автономности.
Турбина сама по себе устройство дорогое и конструктивно очень сложна в виду подвода маслопроводов и необходимости устанавливать в двигатель. Компрессор же полностью автономен и не имеет привязки к движку.
Турбину может настроить только специально обученный высококвалифицированный специалист, а для компрессора достаточно человека разбирающегося . Так как весь процесс настройки связан с жиклерами.
Разница в цене ощутима: за турбину хорошего качества выложите около 550 баксов, а компрессор всего лишь 200, а мощность в процентном соотношении одинаковая, от 15 до 25% максимально. Дополнительно необходимы будут затраты на установку и налаживание агрегата в автосервисе.
Разница оборотов
Одно важное отличие от остальных это, то что компрессор может работать на низких и минимальных оборотах, а турбина вовсе нет. Как правило, для нее необходимы обороты от 3500 об/мин. для создания давления. Но компрессор не способен экономно расходовать топливо. При разгоне эффективность компрессора будет видна не так долго как хотелось бы. Турбина начинает работать немного позже, так как замечается «яма» при старте, но после небольшого разгона все исчезает.
Итог: если вы приверженец скорости и у вас бензиновый двигатель – смело ставьте компрессор и радуйтесь жизни, если дизель – то только турбину.
Компрессор призван постоянно подавать смесь для воспламенения , но влияет на потерю мощности, чего не скажешь о «сестре». Для поддержания работоспособности турбины, необходимо раз или два появляться в автосервисе для диагностики, в противном случае получите неработающую систему.
Для турбины необходима установка дополнительного охладителя – интеркулера (см. статью - " "), так как поток воздуха имеет высокую температуру.
Установка дополнительного радиатора также приносит сложности в плане поиска места для монтажа. КПД компрессора несколько меньше, чем у турбины.
Сейчас преимущественное большинство владельцев переходят от прожорливых и громоздких авто к миниатюрным и экономичным (см.
Внешне центробежные выглядят очень схоже со своими ближайшими родственниками - обычными турбинами. Действительно, между двумя системами подачи воздуха в цилиндры много общего, но тем не менее отличий у них не меньше.
Использование принудительной индукции для получения большей мощности с единицы объема двигателя может быть достигнуто несколькими различными способами. Одним из таких способов является применение нагнетателя центробежного типа, использующего механическую мощность двигателя, а не , для того чтобы загнать больше воздуха в цилиндры, сжечь больше топлива и получить больше мощности. Но как именно работает центробежный нагнетатель? Небольшой ликбез ниже.
Технические отличия центробежного нагнетателя от турбины
Центробежный нагнетатель очень похож на турбокомпрессор, если посмотреть на него со стороны такого технического элемента, как диффузор компрессора. В простонародье его называют «улиткой» за схожий внешний вид, и это не случайно.
Как в турбине, он использует крыльчатку для сжатия воздуха, поступающего извне, и принудительно направляет его в цилиндры двигателя. Главное конструктивное отличие, как вы уже догадались, заключается в отказе от использования выхлопных газов для раскручивания крыльчатки - центробежный нагнетатель вместо этого использует шкив, приводимый в движение двигателем механически. Поэтому он относится к типу приводных нагнетателей.
Зачем нужно было городить такой огород, если уже существует очень схожая конструкция, появившаяся еще на заре автомобилестроения? Конечно же, в этом есть свой важный смысл и определенные преимущества.
Плюс. Поскольку вращение компрессора центробежного типа зависит от оборотов двигателя, центробежная турбина не будет нагнетать такое же количество воздуха на низких оборотах, как и на высоких. Это хорошо при обыденной эксплуатации автомобиля, например, в городе, в пробках или при вялотекущем движении. Пиковая мощность не будет достигаться до тех пор, пока вы не раскрутите до более высоких оборотов. Значит, будет экономиться топливо.
Минус. В то же время моторы с установленными на них центробежными нагнетателями будут выдавать максимальную мощность на самых высоких оборотах, что создаст определенный дефицит энергии при начале разгона.
Таким образом, у двигателя с центробежным наддувом будет больше энергии на высоких оборотах. Это является одним из главных недостатков центробежных нагнетателей - у них достаточно узкий диапазон работы, стремящийся к максимальным оборотам двигателя.
Минус. Также центробежные отличаются более сложной конструкцией и повышенными оборотами вращения крыльчатки. В конструкции появляется такой элемент, как повышающий редуктор (это лишний вес), а скорость вращения выходного шпинделя будет катастрофически огромной, вплоть до 250.000 оборотов в минуту! От таких нагрузок страдают конструктивные элементы, надежность падает.
Минус. Еще одним минусом можно назвать забор мощности турбины от двигателя. Она ведь приводится механически, а значит, мотору приходится трудиться за двоих.
Плюс При этом жесткая сцепка дают положительный результат. Отзывчивость становится практически моментальной, «турбоямы» для этой конструкции не известны.
По этой причине такая система принудительного увеличения мощности подойдет не каждому автомобилю. Впрочем, автопроизводители повсеместно все чаще начинают использовать именно нагнетатели, предпочитая устанавливать их на свои новые модели автомобилей вместо классических турбин. Это обусловлено, в первую очередь, возможностью его тонкой настройки, скажем, при помощи бортового компьютера, который сможет включать и отключать турбину при изменениях исходных данных. Хотя практической необходимости с ПЦН в этом нет.
Небольшое видео на тему (для комфортного просмотра включите перевод субтитров)
