| تبليغات | X |
|
ژنراتورهای توربینی در بیش از ۱۰۰ سال پیش كه برای اولین بار وارد عرصه كاریشدند با هوا خنك میشدند. |
 |
|
ژنراتورهای توربینی در بیش از ۱۰۰ سال پیش كه برای اولین بار وارد عرصه كاریشدند با هوا خنك میشدند. با این حال همچنان كه خروجی واحد ژنراتور افزایش پیدا كردنیاز به خنككنندگی موثر افزایش یافت. درخنككنندگی معكوس، فنها در بالا دستكولر قرار میگیرند و به این ترتیب بخشفعال ژنراتور به طور مستقیم و بدون هیچگونه پیش گرمایشی از هوایی كه ازكولرها میآید بهرهمند میشود. هوایی كه بهطور مستقیم از فنها تامین شده استهمچنان كه از درون فن عبور میكند،پیشگرم میشود. برگردان: فریدون تازهزاده | |
توربين توربوشارژ
توربين توربوشارژ که شامل يک چرخ و يک محفظه است گاز خروجي موتور را به انرژي مکانيکي براي به کار انداختن کامپرسور تبديل مي کند.
گاز که به وسيله ناحيه قطعه قطعه اي توربين محدود مي شود نتيجه آن افت دما و فشار ميان ورودي و خروجي است.اين افت فشار به وسيله توربين به انرژي جنبشي تبديل مي شود و چرخ توربين را مي چرخاند.
در کل دو نوع توربين وجود دارد: جريان محوري و جريان شعاعي.در نوع جريان محوري جريان در چرخ فقط به صورت محوري است.در نوع جريان شعاعي جريان ورودي گاز مايل به مرکز است يعني در يک جهت شعاعي از بيرون به داخل و جريان خروجي گاز در جهت محوري است.
براي چرخ با قطر بيش از ۱۶۰ ميلي متر فقط توربين شعاعي استفاده مي شود.اين نوع مربوط به موتورهاي با توان حدود ۱۰۰۰ کيلووات به ازاي هر توربوشارژ است.و براي قطرهاي بيش از ۳۰۰ ميلي متر فقط توربين محوري استفاده مي شود.براي مقادير بين اين دو هر دو متغير ممکن است.
براي کاربردهاي خودرو توربين نوع جريان شعاعي رايج تر است.در توصيف ذيل طرح توربين شعاعي آمده است.
در اين نوع توربين هاي شعاعي يا مايل به مرکز فشار گاز خروجي به انرژي جنبشي تبديل مي شود و گاز خروجي در پيرامون چرخ با سرعت ثابت به سمت چرخ توربين جهت داده مي شود.انتقال انرژي از انرژي جنبشي به توان محور ( شافت ) در چرخ توربين رخ مي دهد که آن چنان دقيق طراحي مي شود که تمام انرژي جنبشي هنگامي که گاز به خروجي چرخ مي رسد مهيا مي شود.
خواص عملياتي:
کارايي توربين هنگامي افزايش مي يابد که افت فشار ميان ورودي و خروجي افزايش مي يابد.يعني هنگامي که گاز بيشتري در ورودي توربين در نتيجه سرعت بالاتر موتور مسدود شود يا در موردي که دماي گاز اگزوز به دليل سطح انرژي بالاي گاز بالا مي رود.
خواص رفتار توربين به وسيله جريان خاص در قسمت تکه تکه اي ٫ در گلوگاه قسمت تکه تکه اي در ناحيه عبور از کانال ورودي تا حلقه مشخص مي شود.با کاهش قطر گلوگاه قسمت تکه تکه اي٫ گاز بيشتري در قسمت ورودي مسدود مي شود و در نتيجه افزايش فشار کارايي توربين افزايش مي يابد.بنابراين مي توان در جريان هاي کم در قسمت تکه تکه اي افزايش فشار بالاتر را فراهم نمود.
جريان در قسمت تکه تکه اي با تغيير محفظه توربين مي تواند به راحتي تغيير کند.
گذشته از جريان در قسمت تکه تکه اي در محفظه توربين٫ ناحيه خروجي در ورودي چرخ نيز روي جريان جرمي توربين موثر است. طراحي قالب و حد فاصل چرخ توربين ٫ناحيه تکه تکه اي و بنابراين افزايش فشار را تعديل مي کند.بزرگ بودن حد فاصل در نتيجه بزرگ بودن جريان در ناحيه تکه تکه اي توربین است.
توربين های با هندسه متنوع جريان تکه تکه ای را ميان کانال پيچ دار و ورودی چرخ تغيير می دهند.ناحيه خروجی به چرخ توربين به وسيله تنوع پره ها يا تنوع حلقه لغزان که ناحيه تکه تکه ای را تشکيل می دهد تغيير می يابد.
در عمل خصوصيات عملياتی توربين های توربوشارژ به وسيله نقشه هايی که در آن پارامترهای جريان بر حسب نسبت فشار رسم شده است توصيف می شود. نقشه های توربين٫نمودارهای جريان جرمی و بازده توربين را برای سرعت های مختلف نشان می دهند.برای ساده سازی نقشه منحنی جريان جرمی می تواند به خوبی بازده به صورت منحنی متوسط نشان داده شود.
برای توربوشارژ های با بازده کلی بالا همکاری کامپرسور و قطرهای چرخ توربين اهميت اساسی دارد.موقعيت عمل روی نقشه کامپرسور سرعت توربوشارژ را مشخص می کند.قطر چرخ توربين بايد به اندازه ای باشد که در اين رينج عملياتی بازده حداکثر گردد.
توربين های با ورودی دوگانهTwin-entry turbines
توربين به گونه ای قرار می گيرد که در معرض فشار ثابت گاز خروجی باشد.در موتورهای تجاری ديزلی ضربه ای ٫توربين های دوگانه به ضربه های گاز خروجی اين امکان را می دهند که بهينه گردند.چون نسبت فشار بالاتر توربين در زمان کوتاهتری حاصل می گردد.به اين ترتيب در حين افزايش فشار بازده افزايش می يابد زيرا بازه زمانی هنگامی که بازده بالاتری از جريان جرمی از توربين عبور می کند بهينه می گردد.در نتيجه اين بهينه سازی در انرژی گاز خروجی خواص افزايش فشار و از اين رو رفتار گشتاور مخصوصا در موتورهای با سرعت کم بهبود می يابد.
برای جلوگيری از تداخل سيلندرها با يکديگر در طول رد و بدل گاز در چرخه ها٫ سه سيلندر به يک خروجی گاز چندگانه متصلند.توربين های با ورودی دوگانه به جريان گاز خروجی اجازه می دهند که به طور جداگانه تغذيه گردند.
توربين با محفظه آب سرد
Water-cooled
turbine housings
بحث های امنيتی نيز بايد در طراحی توربوشارژ مورد نظر قرار گيرند.در اتاق های موتور کشتی ٫ برای نمونه ٫ برای خطرات آتش سوزی بايد از صفحات داغ احتراز نمود.بنابراين توربين های با محفظه آب سرد يا محفظه با پوشش های مواد عايق در کاربرد های دريايی مورد استفاده قرار می گيرند.
يک توربوشارژ يک گاز اگزوز است که يک کامپرسور را به کار می اندازد و در موتورهای درون سوز برای افزايش توان خروجی با افزايش جرم ورودی اکسيژن به موتور کاربرد دارد.منفعت توربوشارژها اين است که با افزايش جرمی اندک توان را به طور قابل ملاحظه ای افزايش می دهند.
يک توربوشارژ همچنين دارای يک توربين است که با استفاده از انرژی گازهای خروجی توان لازم را به کامپرسور می دهد.محور توربين و کامپرسور مشترک است مانند موتور هواپيمای توربوجت.
کامپرسور فشار هوای ورودی به موتور را افزايش می دهد بنابراين در بازه زمانی يکسان جرم بيشتری از اکسيژن وارد محفظه احتراق می گردد (سوخت بيشتری مورد نياز است برای اينکه هوای لازم برای سوخت تامين گردد ).سوخت اضافی با ميزان کردن کابوراتور جبران می گردد.
افزايش فشار با پاسکال٫بار يا lbf/in² اندازه گيری می شود.انرژی حاصل از سوخت اضافی به طور کلی توان را افزايش می دهد.برای مثال يک توربوشارژ با بازده ۱۰۰٪ افزايش فشار ۱۰۱kPa را مهيا می سازد که موجب دوبرابر شدن توان موتور می شود زيرا فشار کل دو برابر فشار اتمسفری است.به هر حال کمی کاهش انرژی به دليل گرما و فشار بازگشتی توربين وجود دارد بنابراين به طور کلی بازده توربوشارژها حدود ۸۰٪ است زيرا موتور بايد کمی کار انجام دهد برای اين که گازها را به درون توربين توربوشارژ فشار دهد.
