Как работает турбина на дизельном двигателе: Как работает турбина на дизельном двигателе

  • 14.11.1981

Содержание

Узнаем как работает турбина на дизельном двигателе: особенности, устройство

Решение использовать энергию выхлопных газов для раскручивания ротора стало гениальной идеей. Она в будущем позволила разработать дизельный турбо двигатель и повысить мощность минимум на 50 процентов. При том что в процессе работы двигателя в обычном режиме процесс выброса газов снижает КПД на 40 процентов. Давайте рассмотрим, как работает турбина на дизельном двигателе, каково ее устройство.

Из истории

На самом деле идея использовать мощность выхлопных газов не давала покоя инженерам практически с самого начала изобретения ДВС. Немецкие инженеры, которые занимались строительством автомобилей и тракторов вместе с Дизелем и Даймлером, стали заниматься опытами, в ходе которых пытались повысить мощность двигателя и снизить расход горючего с помощью нагнетания сжатого воздуха на базе энергии выхлопа.

Первый турбиностроитель

Однако первый человек, который построил один из самых первых эффективных турбокомпрессоров, это отнюдь не Даймлер, и даже не Дизель. Первым инженером, построившим турбину, считается Альфред Бюхи. Патент на данное изобретение был получен в 1911 году. Первая турбина имела такую конструкцию, что эксплуатировать ее можно было только на больших судовых моторах. Применение компрессоров на дизельных авто смысла не имело.

Затем турбины стали применять в авиации. С 30-х годов в США регулярно серийно производили военные самолеты, бензиновые моторы которых комплектовались турбинами. Первый в истории грузовик, оснащенный турбированным дизелем, был построен в 38-м году.

В 60-х силами «Дженерал Моторс» были выпущены первые модели легковых «Шевроле» и «Олдсмобиль» с бензиновыми карбюраторными моторами с наддувом. Первые компрессоры, правда, не отличались большой надежностью, поэтому с автомобильного рынка они быстро исчезли.

Снова в моде

Мода на турбированные двигатели стала возвращаться. В период с 70-х до 80-х годов системы турбонаддува стали очень популярными в спортивных и гоночных авто. В фильмах той эпохи все супергерои нажимали на кнопку «турбо», и автомобиль стремительно уходил в закат. Но кино – это кино, а в реальности те первые турбокомпрессоры отставали в эффективности и технологичности, как и тормозила их скорость реакции. И эти агрегаты не только не экономили топливо, но и существенно увеличивали его расход. Тогда еще не шло речи об актуаторе турбины. Принцип работы и настройка еще не были до конца понятны.

Более-менее успешные попытки внедрить наддув в автомобильные серийные моторы проводились в 80-х компаниями «Мерседес» и SAAB. А уже затем, основываясь на этом передовом опыте, подключились и другие мировые автобренды.

В СССР также разрабатывались и внедрялись в серию турбированные моторы. Но здесь турбины применяли в тяжелых сельскохозяйственных и промышленных тракторах, на самосвалах и другой мощной технике.

Почему дизельная турбина популярнее?

Почему же она стала очень распространена именно на дизелях, а не на бензиновых ДВС? Все очень просто. Достаточно понять, как работает турбина на дизельном двигателе. Также нужно помнить, что дизель обладает более высокой степенью сжатия. Выхлопные газы дизеля более холодные. Поэтому к такой турбине предъявляются гораздо меньшие требования по жаропрочности, а эффективность наддува гораздо выше по сравнению с бензиновыми двигателями.

Устройство наддува

Наддув состоит из двух отдельных частей. Это непосредственно турбина и компрессор. Турбина необходима для преобразования энергии выхлопных газов. Компрессор отвечает за подачу сжатого воздуха в камеры сгорания.

Чем больше сжатого воздуха будет подано в цилиндры дизельного мотора, тем больше топлива двигатель сможет потребить за единицу времени. Как результат – значительное повышение мощности без увеличения объемов. Отсюда становится понятно, как проверить турбину на дизельном двигателе – патрубок от коллектора к компрессору должен раздуваться при повышении оборотов.

В основе системы лежит ротор, который крепится на оси. Вся эта конструкция заключена в корпус, способный выдержать высокие температуры. Ротор также изготовлен из жаропрочных сплавов – он без перерывов контактирует с выхлопными газами высокой температуры.

Ось и крыльчатка турбины или колесо с лопастями при работе двигателя вращаются. Частота вращения очень высокая. При этом крыльчатка и ось вращаются в разных направлениях. За счет этого осуществляется более плотный прижим двух элементов друг к другу. Поток газов попадает в выпускной коллектор, а затем в специальный канал – он имеется в корпусе компрессора. Корпус имеет форму улитки. Когда газы пройдут через эту улитку, то затем они на большой скорости подаются к ротору. Это и есть принцип работы турбины на дизельном двигателе.

Ось нагнетателя вращается в специальных подшипниках скольжения. Смазка осуществляется от системы смазки двигателя. Чтобы масло не убегало, турбина оснащается уплотнительными прокладками и кольцами. Эти прокладки защищают узел от прорыва воздуха и газов, а также предотвращают их смешивание. Естественно, полностью исключить возможность попадания газов в воздух не получается, но и большая необходимость в этом отсутствует.

Как это работает?

Мы познакомились с устройством механизма. Теперь стоит узнать, как работает турбина на дизельном двигателе автомобиля.

Чем больше топлива сгорит за одну единицу времени, тем больше воздуха нужно закачать в двигатель. Сам мотор не способен справиться с получением избыточного количества сжатого воздуха. Это и есть основная задача системы турбонаддува – нужно наращивать подачу воздуха в камеру сгорания. Нагнетание осуществляется за счет преобразования энергии выхлопных газов в полезную работу. Прежде чем газы вылетят в трубу, они пройдут через турбину и компрессор. Вот как работает турбина. Принцип действия ее прост для понимания.

Процесс прохождения газов заставляет раскручиваться крыльчатку турбины. Она имеет лопасти. Среднее число оборотов составляет более 150 тысяч оборотов в минуту. На этом же валу, что и крыльчатка, крепится и вал компрессора. Сила, полученная в результате преобразования энергии газов, применяется для значительного повышения давления воздуха. Это позволяет подавать в цилиндры намного больше горючего, что и дает значительный прирост мощности и коэффициента полезного действия дизельного силового агрегата.

Вот как работает турбина на дизельном двигателе автомобиля. На самом деле по принципу и устройству данные механизмы очень похожи на бензиновые турбины.

Актуаторы

Много десятков лет понадобилось инженерам, чтобы разработать и построить эффективный нагнетатель. Это только теоретически выглядит очень хорошо. На самом деле все значительно сложней.

При резком нажатии на газ роста оборотов двигателя нужно подождать. Обороты начинают расти через некоторое время. Повышение давления газов, раскручивание крыльчатки турбины, закачивание сжатого воздуха проходит постепенно. Это турбояма, и победить эту проблему не получалось. Но с проблемой все-таки справились внедрением клапанов или актуаторов. Один нужен для перепускания лишнего воздуха через трубопровод из коллектора, второй – для выхлопных газов. Клапан позволяет сбрасывать лишнее давление, когда мотор работает на высоких оборотах. Давайте посмотрим, как работает актуатор турбины дизельного двигателя.

Принцип работы

Главная задача, которую должен он решить, – это снижение давления на высоких оборотах. Клапан установлен в выпускном коллекторе. Работает он крайне просто. При росте оборотов и давления вакуумный клапан пускает газы мимо крыльчатки турбины. В этот момент актуатор открывается, и газы выходят через него. Через клапаны всасывается больше воздуха, чем нужно, чтобы максимально разогнать компрессор.

Возможна регулировка актуатора турбины. Способы и особенности заключатся в замене пружины, настройке конца клапана и в монтаже буст-контроллера. Это позволяет регулировать работу турбины.

Как работает турбина на дизельном двигателе и частые неисправности её

Турбина дизельного двигателя позволяет повысить его мощность, производительность, не превышая при этом сам расход горючего. Поэтому так важно, чтобы система турбонаддува на автомобиле с дизельным мотором исправно работала. Купить турбину по выгодным ценам предлагает компания msk.turbolider.ru.

Как работает турбина в дизельном двигателе

Это специальный агрегат, который позволяет усилить сгорание топлива, увеличивая объем подаваемого кислорода в камеру. Причем, никакой дополнительной энергии не затрачивается для того, чтобы все это обеспечить.

Наоборот, изобретатели турбонаддува нашли способ как выжать максимум из выхлопных газов, которые образуются в результате сгорания топлива, прежде чем они будут выведены наружу.

Выхлопные газы приводят в движение специальные лопасти, в составе системы турбонаддува. Это способствует притоку новой порции кислорода в камеру внутреннего сгорания.

Воздух под давлением, поэтому эффективность еще сильнее. Увеличивается мощность мотора. Но, если с турбиной что-то не так, она уже не может выполнять свои функции.

Неисправность ее не является критичной ситуацией, и машина может продолжать ездить. Но, лучше, если обнаружены неполадки или признаки, оперативно их устранить.

Частые неисправности турбины в дизельном двигателе

Нередко о том, что что-то не так, может сказать цвет и густота дыма:

  • Черный дым. Эта проблема сразу обращает на себя внимание. Если возникла такая проблема, необходимо проверить ЭБУ, сам двигатель, насколько герметично соединены патрубки. Также следует проверить состояние воздушного фильтра. Возможно, все дело именно в нем.
  • Голубоватый цвет дыма. Обычно такой цвет возникает при утечке. Нужно проверить отдельно двигатель. Если все в порядке, требуется проверить турбину и герметичность всех соединений.
  • Дым молочного цвета. Такое характерно в тех ситуациях, когда забивается сливной маслопровод.

Также может в целом снизиться производительность. Это говорит о том, что подается недостаточное количество воздуха. Требуется проверить все элементы системы подачи воздуха. Посторонние звуки. Если они точно идут от системы турбонаддува, необходимо проверить элементы на наличие сколов и трещин, ненадежной фиксации.

Если не удается самостоятельно определить, в чем причина и точно ли проблема в работе турбины, лучше обратиться к профессионалам, которые быстро осуществят диагностику, найдут причину и устранят ее в максимально короткие сроки.

Турбина в дизельном моторе Cummins

Турбина в дизельном моторе Cummins

Большая мощность — одно из главных достоинств дизельных двигателей. Этот параметр складывается из множества различных факторов, одним из которых является функция турбонаддува, которая имеется во многих дизельных моторах фирмы Cummins.


Зачем нужна турбина в дизельном двигателе?

Турбокомпрессор или в просторечии турбина — прибор, повышающий давление во впускной камере мотора с помощью отработанных газов. Компрессор нагнетает воздух в камеру сгорания, увеличивая тем самым объем газа, получаемого при сгорании топлива. Это становится причиной повышения давления в камере, которое толкает поршень, и тем самым повышается мощность двигателя.

Саму турбину приводят в действие ее лопасти, на которые воздействуют выхлопные газы. Так как по законам физики сжатие воздуха приводит к его сильному нагреву, который потенциально опасен для двигателя, в комплекте с турбиной идет интеркулер. Это устройство предназначено для частичного охлаждения воздуха, нагнетаемого турбиной в силовую установку.

Использование турбонаддува, хотя и усложняет конструкцию двигателя, несет в себе существенные преимущества. Во-первых, значительно уменьшается расход топлива, поскольку вместо него сжигается воздух. Во-вторых, возрастает мощность при сохранении прежнего объема двигателя и относительно невысоких оборотов мотора.


Конструкция турбокомпрессоров Cummins

Турбины Cummins считаются очень надежными, что является заслугой, в том числе, и предельной простоты их внутреннего устройства. Внутри корпуса находится вал, посаженный на два подшипника. К валу прикреплены две турбины с лопастями, которые вращают рабочее или компрессорное колесо.

В корпусе предусмотрены две основные камеры — рабочая и компрессорная. И в той, и в другой расположено по одному турбинному колесу. При помощи нескольких труб рабочая камера сообщается с выпускным коллектором мотора, а компрессорная — со впускным.

Выхлопные газы, попадая в рабочую камеру, раскручивают рабочее колесо турбины до большой угловой скорости (некоторые турбины раскручиваются до 130 тыс. об/мин). Это колесо посредством вала вращает компрессорное колесо, а оно в свою очередь создает необходимое давление воздуха, который из нагнетающей камеры отправляется во впускной коллектор и далее в цилиндры.

Поскольку турбину вращают горячие выхлопные газы, вся она сильно нагревается и нагревает воздух, нагнетаемый в двигатель. И то, и другое нежелательно. Для решения данной проблемы турбину комплектуют еще и системой охлаждения, также известной как интеркулер.

Его ставят между турбиной и впускным коллектором. Принцип действия интеркулера такой же, как и у радиатора.

В нем сжатый воздух перед отправкой в цилиндры охлаждается и становится более плотным.

Разумеется, это лишь общая схема работы турбины. На практике всё несколько сложнее, особенно, если учесть, что в двигателях «Камминз» всей этой конструкцией управляет сложная электроника.


Неисправности турбокомпрессора

Причины, по которым чаще всего ломается система турбонаддува, сводятся к двум основным моментам — либо засорение подшипников (или других элементов турбины), либо проникновение под корпус посторонних частиц. Практика показывается, что обычно подобные инциденты происходит из-за некачественного или сильно загрязненного моторного масла.

Таким образом, опосредованной первопричиной поломки турбины является нарушение оптимальных сроков технического обслуживания двигателя и автомобиля в целом и в частности несвоевременная замена масляных фильтров или применение некачественных фильтров и смазки.

Хотя в принципе турбина поддается ремонту, опытные автомобилисты советуют сразу заменить ее, поскольку однажды сломанная она начнет сбоить повторно.

 

Чем примечателен каталог магазина?

Все для ремонта двигателя

В наличии комплектующие для всех моторов Cummins, Caterpillar, Perkins. Представлены оригинальные и аналоговые запчасти. Подобрать необходимую деталь не составит труда.

Огромное количество фильтров

Предлагаются воздушные, топливные и масляные фильтры брендов Cummins, Fleetguard, Donaldson, Baldwin, Sakura. Изделия обладают прекрасной адсорбцией.

Качественные масла

В продаже оригинальные моторные масла компании Valvoline, дочернего подразделения Cummins Inc.

Комбинированная газовая турбина – обзор

4.10.3.1 Газификация биомассы

Новые концепции производства электроэнергии, такие как совместное сжигание или комбинированные газовые турбины, помогают уменьшить зависимость от ископаемого топлива и сократить выбросы двуокиси углерода. Газификация (частичное сжигание, риформинг) является наиболее чистым, наиболее гибким и надежным способом использования ископаемых источников. Кроме того, процесс газификации превращает отходы в ценные продукты, такие как заменитель природного газа, транспортное топливо и т. д.

Наиболее успешным способом преобразования источников биомассы в газообразное топливо является газификация. Циклы газификации позволяют преобразовывать различное органическое сырье, такое как древесина, сельскохозяйственные отходы, торф, уголь, антрацит, нефтяные остатки и твердые бытовые отходы, в синтетический газ, бионефть и биоуголь. Кроме того, ресурсы биомассы могут варьироваться от очень чистой древесной щепы с влажностью 50% до городских древесных отходов, сухих, но загрязненных железом и другими материалами, сельскохозяйственных отходов, животных отходов, ила и органического компонента твердых бытовых отходов. .Циклы газификации могут преобразовывать эти вещества в газообразное топливо, богатое углеродом и водородом, которое может быть более просто использовано, часто с повышением эффективности и экологических характеристик по сравнению с прямым сжиганием ресурсов биомассы [29]. Ресурсы биомассы представляют собой сложную смесь органических соединений и полимеров, а также содержат ингредиенты с низким содержанием золы, азота и серы. С другой стороны, некоторые сельскохозяйственные материалы, такие как солома и трава, содержат значительно больше. Для оценки выхода в процессе газификации сложные образцы должны быть приведены к упрощенной химической структуре, такой как CH m O n .В этом исследовании считается, что химические элементы, такие как сера и азот, присутствуют в очень малых количествах и вносят незначительный вклад в выходы [29].

Химия циклов газификации очень сложна, потому что одновременно происходят разные процессы. Ранними фазами процесса газификации являются частичное окисление и пиролиз, происходящие в небытии O 2 . Частичное окисление начинается, когда углеродсодержащие источники топлива реагируют с меньшим, чем стехиометрическое, количеством O 2 .После того, как весь O 2 в камере сгорания израсходован, высокая рабочая температура газификатора дегазирует летучие части сырья. Эта система создает двухфазный процесс, происходящий из газовой фазы и твердой фазы на основе углерода, известный как уголь. Первичные части синтез-газа, такие как CO и H 2 , затем получают паровой конверсией углеродсодержащего полукокса. Если температура камеры газификатора достаточно высока, весь уголь может быть преобразован в окись углерода и водород, а также реакция вода-газ проходит до конца.Наиболее желательным выходом IGCC, как правило, является водород. На последней фазе цикла газификации паровая конверсия монооксида углерода генерирует водород в соответствии с реакцией конверсии водяного газа (WGSR). В отличие от процесса частичного окисления и парового риформинга, WGSR не превращает все реагенты в продукты. Масштабы реакций газификации можно определить, используя точку равновесия реакции, которая является функцией температуры газификатора и концентрации пара в камере газификатора.Реакция парциального окисления, реакция водяного газа и WGSR иллюстрируются следующими равенствами, соответственно: )CO+h3O+тепло↔CO2+h3

(4)C+2h3→Ch5+тепло

Односторонние стрелки в уравнениях (1) и (2) показывают, что химические реакции необратимы в прямом направлении. Двусторонняя стрелка для уравнения. (3) показывает, что химическая реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлении.Условие равновесия может быть достигнуто, когда скорости изменения прямой и обратной химических реакций эквивалентны.

Усовершенствованные циклы газификации должны быть интегрированы с процессами производства электроэнергии, выступая в качестве связующего звена между углем или мазутом и газовыми турбинами и их последующим паровым циклом. Принципиальная схема электростанции IGCC на основе ресурсов биомассы показана на рис. 13. Полученный синтез-газ из цикла газификации может быть очищен до очень низкого уровня загрязняющих веществ, таких как соединения серы и твердые частицы [20].После процесса очистки синтез-газы могут использоваться в парогазовых электростанциях с комбинированным циклом для выработки электроэнергии более эффективно, чем традиционные процессы, основанные на сжигании [30]. Полученный в результате системный режим IGCC является единственным для целей производства электроэнергии, включая сжигание угля или остатков с высоким содержанием серы, который может приблизиться к технической и экологической эффективности процессов, работающих на природном газе.

Рис. 13. Принципиальная схема установки комплексной газификации комбинированного цикла (КЦКГ) на базе ресурсов биомассы.

Ущерб, наносимый IGCC окружающей среде, можно еще больше снизить, если интегрировать методы улавливания и хранения углерода. Циклы газификации с сжиганием кислорода могут быть объединены для создания потока материала, почти полностью состоящего из диоксида углерода, который можно улавливать и изолировать [31]. Входы в общую камеру газификации включают сырье, пар и воздух. Полученные синтез-газы перед сжиганием в газовой турбине охлаждают и очищают от примесей. Полученные горячие выхлопные газы газовой турбины затем используются в парогенераторе-утилизаторе (HRSG) для кипячения пара высокого давления (ВД) для расширения в паровой турбине.Выхлоп низкого давления из паровой турбины затем рециркулируется обратно в HRSG и повторно используется.

Влияние состава топлива на характеристики газотурбинного двигателя | Дж. Инж. Мощность газовых турбин

Системные эффекты термохимии топлива очевидны в других связанных прикладных исследованиях сжигания ископаемого топлива. Альтернативное биотопливо было исследовано Rubie et al. [21] с учетом применения в авиации. В исследовании рассматривались водоросли, парафиновый керосин Camelina (CSPK) и парафиновый керосин Jatropha (JSPK) в качестве биотоплива.Все они близки по молекулярной массе и соотношению H/C к струе А, которую они призваны имитировать.

В исследовании описывается создание этих синтезированных видов топлива из водорослей, рыжика, ятрофы и животного жира. Это топливо использовалось для «добавления» и дополнения реактивной струи А при увеличении смешанного соотношения. Различия в характеристиках оценивались с учетом моделирования двигателя F404-GE-400, работающего на фиксированной частоте вращения газогенератора. Три различных вида топлива показали лишь незначительные изменения выходных характеристик, указывая на то, что все виды топлива являются жизнеспособными альтернативами реактивному двигателю А.Для сравнения, промышленный двигатель, как показано в этой статье, более приемлем для использования широкого спектра видов топлива, поскольку двигатель является наземным, может колебаться в доступной мощности для большинства применений и не имеет ограничений профиля миссии самолета. Бае и Ким [22] рассмотрели потенциальные альтернативные виды топлива для автомобильных двигателей как для двигателей с искровым зажиганием, так и для двигателей с воспламенением от сжатия.
Топливо включало сжатый природный газ, водород, сжиженный нефтяной газ и спиртовое топливо для двигателей с искровым зажиганием, а также биодизель, диметиловый эфир и реактивное топливо-8 (JP-8) для двигателей с воспламенением от сжатия.Эти виды топлива оценивались по их характеристикам сгорания, таким как октановое и цетановое число, физическим свойствам, влияющим на образование аэрозолей/смесей при сгорании, более низкой теплотворной способности и совместимости с двигателем. Они подчеркнули сотрудничество между производителями автомобильных двигателей и нефтеперерабатывающей промышленностью в целях создания более эффективных и экологически чистых двигателей внутреннего сгорания. Это относительно похоже на разработку промышленных газовых турбин, где двигатели и системы сгорания спроектированы с учетом большей гибкости топлива для использования побочного топлива и других видов топлива низкого качества.Например, Gökalp и Lebas [23] подчеркивают, что промышленные газы, которые определяются как выбросы из нефтеперерабатывающих заводов или других химических промышленных процессов, являются отличными кандидатами в качестве топлива для промышленных газотурбинных двигателей. Они также исследовали другие альтернативные виды топлива, такие как биогаз и сложные эфиры растительных масел, и оценили их на основе их физико-химических характеристик.

Сравнение некоторых источников питания

 

 

Сравнение некоторых источников питания

Дэвида Стейнберга

 

 

Вт Поршневой паровой двигатель

Паровая турбина

Отто Цикл (4 такта) Бензиновый двигатель

Дизель Двигатель

Различные роторные двигатели (Wankel и др. )

Двигатель Стирлинга

Газовая турбина

См. http://inventors.about.com/library/inventors/bljjetenginehistory.htm

Топливные элементы

Электрический Двигатель

Эффективность

Вт 2,5%

Многократное расширение паровые двигатели значительно повысили эффективность. Сейчас около 17%

Паровые турбины обычно имеют тепловой КПД около 35 процентов, что означает, что 35 процентов теплоты сгорания превращается в электричество.

Большинство автомобильных и малых авиационные двигатели имеют тепловой КПД 25-30%.

Идеальный дизельный КПД 56 %

— большие судовые двигатели могут превышать Тепловой КПД 50 %

— обычно дизельные двигатели достигают КПД около 35 %

 

Может быть более эффективным, чем бензиновый или дизельный двигатель

-стационарные газовые турбины могут достигать КПД около 40%

— Они могут быть особенно эффективен, когда отработанное тепло газовой турбины утилизируется обычным паровая турбина в процессе, известном как комбинированный цикл.Эффективность от 60%+ можно реализовать

 

 

Изобретатель

Джеймс Ватт -1736 — 1819

Сэр Чарльз Алджернон Парсонс 1854-1931

Николаус Отто 1832-1891

Рудольф Дизель 1858-1913

 

Роберт Стерлинг 1790-1876

См. ниже

 

 

Майкл Фарадей 1791-1867

1888 — Никола Тесла (1867-1943) изобретает первый действующий двигатель переменного тока и многофазная система передачи электроэнергии, которая произвел революцию в промышленности и торговле.

Ключевые даты

1776 Ватт построил двигатель с цилиндр диаметром 127 см для перекачки воды 1778 г. — окончательный вариант нового Ватта двигатель

1782 — Уатт сделал свой двойного действия Двигатель С этим улучшением двигатель имел вдвое большую мощность с тот же литраж

1807 — Первый коммерческий успешное речное судно North River Пароход (часто называемый «Клермон»).

1838 — Весло боковое колесо пароход SS Great Western был первым специально построенным пароход для начала регулярных трансатлантических переходов.

1882 Парсонс вынес свой реактивная паровая турбина

1894 Парсонс получил патент No. 394 «Приведение в движение судна с помощью паровой турбины».

1897 Турбиния демонстрирует скоростной потенциал морской паровой турбины

1898 — Первый пар HMS Viper Военный корабль с турбинным двигателем

1906 Дредноут, самый мощный военный корабль в мире, использующий пар турбины

1906-7 Корабли-сестры Cunard с турбинным двигателем Mauritania и Lusitania самые быстрые лайнеры в Атлантике

1920-58 — Паротурбовозы отказ

впервые продемонстрировал Николаус Отто в 1876 году

1885 Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах запатентовали один из первых успешных высокоскоростных двигателей внутреннего сгорания и разработал карбюратор, позволяющий использовать бензин в качестве топлива.

— патент на устройство февраль 23, 1893 и корп. функциональный прототип в начале 1897 г., запущенный в производство

— СЕЛАНДИЯ (1912)
Selandia, первое океанское судно с дизельным двигателем
-корабль с двигателем.

— 1923/24 первый дизельный двигатель грузовики

— Серийный выпуск 1936 г. дизельный двигатель первого автомобиля

— 1924 первое переключение дизеля двигатели.

1930 Дизельные двигатели, пригодные для магистральные локомотивы, разработанные в Германии и США

1939 GM начала серийное производство тепловозов магистральных

1935 — первый четырехтактный дизельный двигатель, работающий на мазуте.

 

1816 он получил свой первый патент для нового типа «воздушного двигателя».

1791 — Джон Барбер получил первый патент на базовую турбину двигатель.Его конструкцию планировалось использовать как средство приведения в движение «безлошадная повозка». Турбина была спроектирована с цепным приводом, компрессор поршневого типа. Он имеет компрессор, камеру сгорания, и турбина.

1872 — Доктор Ф. Штольце разработал первый настоящий газотурбинный двигатель. В его двигателе использовалась многоступенчатая турбинная секция. и проточный компрессор. Этот двигатель никогда не работал своим ходом.

1903 — Эгидий Эллинг из Норвегии построил первую успешную газовую турбину с использованием как ротационных компрессоров, так и турбин — первая газовая турбина с избыточной мощностью.

1897 — Сэр Чарльз Парсон запатентовал паровую турбину, которая использовалась для приведения в движение корабля.

1914 — Чарльз Кертис подал первую заявку на газ двигатель с турбиной.

1918 — Компания General Electric запустила газовую турбину разделение. Доктор Стэнфорд А. Мосс разработал турбонагнетатель GE. двигатель во время Первой мировой войны Он использовал горячие выхлопные газы поршневого двигателя для приводило в движение колесо турбины, которое, в свою очередь, приводило в движение центробежный компрессор, используемый для наддув.

1920 — Д-р А. А. Гриффит разработал теорию турбины конструкция, основанная на обтекании аэродинамических профилей газами, а не через проходы.

1930 — Сэр Фрэнк Уиттл (1907-1996) в Англии запатентовал конструкцию газовой турбины для реактивного двигателя. движение. Первое успешное применение этого двигателя состоялось в апреле 1937 года. Его ранние работы по теории газового двигателя были основаны на вкладе большинства пионеров в этой области.

 

1936 — В то время как Фрэнк Уиттл работал в Великобритании, Ганс фон Охиан (1911-1998) и Макс Хан, студенты в Германии разработали и запатентовали собственную конструкцию двигателя.

1939 — Heinkel Aircraft летал первый полет газотурбинного реактивного самолета HE178.

1941 — Сэр Фрэнк Уиттл разработал первый успешный турбореактивный самолет Gloster Meteor пролетел над Великобритания.Уиттл усовершенствовал свой реактивный двигатель во время войны, а в 1942 г. отправил прототип двигателя компании General Electric в США. В следующем году был построен первый в Америке реактивный самолет.

1942 — Д-р Франц Анслем разработал осевой турбореактивный двигатель Junkers Jumo 004, используемый в Messerschmitt Me 262, мировой первый действующий реактивный истребитель.

 

1821 Первый двигатель Фарадея 1834 г. — Давенпорт, изобрел электродвигатель и начал строить маленькую электрическую железную дорогу. в 1835 году.

Перспективы

Поршневой паровой двигатель стал двигателем промышленной революции. Латье как мир Во время Второй мировой войны его использовали для питания кораблей Liberty. Тем не менее, кажется, что у него нет будущего даже хотя, используя современные материалы, паровоз можно было бы сделать конкурентоспособным. с сегодняшними дизелями (см. Взрыв из прошлого, Экономист

17 декабря 1998 г.).

 

Паровые турбины больше не конкурентоспособен с дизельными агрегатами для коммерческих морских силовых установок или с газовыми турбины для неатомных кораблей ВМФ.

На атомных кораблях, все из которых военно-морские, атомные энергия используется для производства пара для питания паровых турбин. Однако ядерная энергетика, похоже, не для использования в коммерческих перевозках.

Газ комбинированного цикла и системы паровых турбин могут иметь будущее в судоходстве.

Бросив вызов топливным элементам в Ключевой автомобильный сектор.

— Дизельные двигатели стали доминирующим для железнодорожных и морских двигателей, тяжелой техники и тяжелых транспортные средства.

— За пределами Северной Америки, электричество предпочтительнее дизельного топлива на железнодорожных линиях с высокой интенсивностью движения.

— будущая роль дизелей в легковые автомобили и малая энергетика непонятно

 

Продолжать использовать для специализированные задачи

Две основные области применения газотурбинные двигатели используются для авиационных двигателей и электроэнергетики.Газовые турбины используются в качестве стационарных электростанций для выработки электроэнергии. автономные агрегаты или в комплексе с паровыми электростанциями на высокотемпературная сторона. На этих установках выхлопные газы служат источником тепла. источник пара. Паровые электростанции относятся к двигателям внешнего сгорания. двигателей, в которых сгорание происходит вне двигателя. Термальный энергия, выделяющаяся в этом процессе, затем передается пару в виде тепла

Газовые турбины в виде турбовентиляторные двигатели преобладают в качестве силовых установок самолетов.Электростанции с комбинированным циклом хорошо зарекомендовавшие себя в электроэнергетике, и газотурбинные аварийные генераторы конкурируют с дизельными агрегатами. Газовые турбины имеют не конкурировали успешно с дизелем и электричеством в железнодорожном oservicerailways.

 

Без ограничений

Комментарии

 

 

 

 

 

 

 

 

Часто выход дизельного топлива (напр.локомотивы), паровые турбины (электростанции) и газовые турбины (малые генераторные установки и электростанции с комбинированным циклом) преобразуются в электричество, которое можно использовать для привода электродвигателей. Это почти всегда верно для локомотива дизели.

Дэвид Стейнберг

Сентябрь 2004 г.

ТИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Все морских силовых установок, используемых в настоящее время и планируемых к использованию в будущем, можно классифицировать в соответствии со следующими основными термодинамическими циклами:

1. Ренкина Цикл-Паровая турбина 2000-100000 л.с./ед.

2. Брайтон Цикл-Газ Турбины 500-40000 Блок СВД

3. Отто цикл-Поршневые бензиновые двигатели внутреннего сгорания 10-2000 ШП/ед.

12-20. Тенденции скорости и мощности для кораблей диапазоны

4. Дизель цикл-поршневой внутреннего сгорания

дизель.

ПАР ТУРБИНЫ

паровая турбина хорошо подходит для крупнейших электростанций, производит равномерное крутящее усилие, сжигает самое дешевое топливо, способное относительно высокий КПД, длительный выносливость, долгий срок службы, большое среднее время между капитальный ремонт (MTBO) и разумное техническое обслуживание.Ему свойственны недостатки: большие требования к пространству, большая дежурная сила, медленное время отклика, медленный запуск, промежуточное преобразование энергии со своим вторичным рабочим телом, механическая необратимость, высокая скорость турбины. Эти два последних недостатка требуют отдельная малоэффективная кормовая турбина уменьшенная мощность и большой, тяжелый редуктор к гребному винту валы. Снижение скорости необходимо для позволяют и турбину и пропеллер работать в наиболее эффективном диапазоне скоростей.

ГАЗ ТУРБИНЫ

Газ турбины приводят в действие все большее число высокоскоростных водоизмещающих корабли и большинство высокопроизводительных судов. Это потому, что у них самый низкий коэффициент массы машин к лошадиным силам (удельному весу) любой из судовых силовых установок. Газовые турбины очень надежны, обеспечивают быстрый отклик после холодного пуска и адаптируются к работе с дистанционным управлением с небольшим вахтенная сила. Есть немного техническое обслуживание между капитальными ремонтами и большинством установки предназначены для замены весь двигатель, очень похожий на реактивный двигатель самолета из которого оно было получено.К недостаткам газотурбинного движителя можно отнести большой объем всей установки, большую часть которого занимает входной патрубок. и вытяжной воздуховод для больших количества воздуха и выхлопных газов. Хотя газовая турбина достаточно эффективна при проектной номинальной мощности, она имеет очень высокий КПД. удельный расход топлива от проектных оборотов. Он также не имеет возможности реверса, поэтому винты регулируемого шага почти всегда встречаются в газотурбинных двигателях. корабли с мотором. Для улучшения расхода топлива на крейсерских скоростях на двухвинтовых судах часто используется один из винтов регулируемого шага. «пернатый» или выровненный с поток, поэтому вал не вращается, и вся движущая сила исходит от оставшегося вала.

Газ турбины, пожалуй, наиболее чувствительны к температуре атмосферного воздуха. Их выходная мощность падает по мере повышения температуры воздуха на входе. В то же время эффективность парового цикла падает при охлаждении температура воды в конденсаторе повышается, что также является функцией его операционная среда. Следует также отметить, что затраты на газовую турбину могут достигать на 30 процентов выше, чем у паровой энергии установки, так как газовая турбина сжигает топливо более высокого класса.

ДИЗЕЛЬ ДВИГАТЕЛИ

тихоходный дизельный двигатель с непосредственным сцеплением является наиболее экономичным из всех судовых силовых установок, обладающим специфическими расход топлива до 0.29 фунтов/л.с.ч. это используется для питания большинства новых торговцев корабли .

Из Введение в корабельную архитектуру ОТ THOMAS C. GILLMER AND BRUCE ДЖОНСОН, ПРЕССА ВОЕННО-МОРСКОГО ИНСТИТУТА, 1982

 

Вероятно, впервые внимание было уделено идее практическая турбина внутреннего сгорания в первые годы настоящего век. В 1906 году Рене Арменго переоборудовал импульсную турбину де Лаваля для работы на сжатом воздухе, смешанном с отмеренными количествами нефтяных паров, смесь воспламеняется с помощью лампы накаливания. воспламенитель с платиновой проволокой. Полезная мощность составляла около 30 л.с.

 

Неизбежно конструктор столкнулся с проблемой высокого газа температура, которая должна была предотвратить любые

значимый прогресс в практической конструкции газовых турбин, пока разработки в металлургии порожденная войной 1939-45 гг. Горение происходило при температуре около 1800°С в машине Арменго, а сгорание

камера был футерован карборундом. Пар, произведенный в паре Змеевик внутри камеры смешивался с продуктами газа, чтобы привести турбину в движение. температура на входе до 400 град.

 

В дополнение к работе Арменго и другие во Франции, газовая турбина привлекла значительное внимание в Германии, где в 1910 году Хольцварт спроектировал и построил. с помощью Korting Bros и компания Brown Boveri, вертикальная компания постоянного объема турбина мощностью 1000 л.с.; он был соединен непосредственно с электрическим генератором постоянного тока, установленным над турбиной. Вместо принципа непрерывного горения Арменго турбина, зажигание в машине Хольцварта было инициируется искрой, генерируемой высоковольтным магнето, и горячие газы перешла на двухступенчатую импульсную силовую турбину Кертиса.Пар генерируется в противном случае отработанное тепло использовалось для привода турбокомпрессора, питающего воздух для горения, поглощая большую часть теоретической общей мощности, и полезная мощность составляла всего около 160 л.с.

 

Опытно-конструкторские работы были остановлены во время войны 1914-1918 гг., но они возобновлено в 1918 году на волне интереса

показано Управление прусских государственных железных дорог. В следующем году поступил заказ размещен для блока мощностью 500 л.с., приводящего в движение генератор постоянного тока.Примерно в то же время впервые было рассмотрено использование турбины внутреннего сгорания для морская силовая установка, а в декабре 1920 г. — Holzwarth. узел, приспособленный для механического привода через редукторы вместо электропривод, был поставлен на испытания.

 

Подобно современным машинам, морская турбина имела ряд поровну разнесенные камеры сгорания (в данном случае шесть), расположенные вокруг горизонтального вал; как и в более ранней конструкции Хольцварта, воздух компрессор приводился в движение паровой турбиной, использующей тепло выхлопных газов для генерация пара.Дизайн турбина этого типа для морской тяги была проиллюстрирована и обсуждена в The Теплоход на май 1922 г., но в берсте машина была рассматривается только как возможный конкурент паровой турбине.

 

Как оказалось, сложность Хольцварта конструкция и сомнения в надежности материала препятствовали дальнейшему промышленное освоение морской газовой турбины еще на четверть век.

 

Помимо отсутствия подходящих материалов для использования в высокотемпературной среде ранние газовые турбины также страдали от неэффективная конструкция компрессора.Однако между войнами Parsons Marine

Steam Turbine Co в Англии и другие, посвященные значительные усилия по разработке осевых компрессоров. В 1938 году компания Parsons построила экспериментальная газовая турбина с приводом от двигателя

компрессор осевого типа и таким образом был открыт путь для развития небольшая газовая турбина для вспомогательных силовых приводов.

 

В другом месте, с дополнительным импульсом, вызванным надвигающейся войной, газовая турбина разрабатывалась как авиационный реактивный двигатель, и в 1941 г. Фрэнк Уиттл выпустил свой первый успешный аэроплан

.

газ турбина.Тем временем, однако, продолжалась исследовательская работа по разработке того, что было по сути версией морского пара с внутренним сгоранием турбины, так как преимущества усматривались в ее принципиальной простоте по сравнению с дизельный двигатель и тот факт, что он может работать на широком диапазоне видов топлива. По сравнению с авиационными ГТД такие машины были тяжелыми и сравнительно медленно работает

но это считалось не большим недостатком; ожидалось, что срок службы двигателя изношенное состояние значительно превысит состояние реактивного двигателя самолета и что потребности в обслуживании на борту будут небольшими.

 

В Великобритании компания Metropolitan-Vickers Ltd занимала лидирующие позиции в проектирование и разработка газовых турбин судового паротурбинного производных тип. В 1951 году для сравнительных испытаний вместо один из четырех дизельных двигателей в 12000-тонном (дедвейт) одновинтовой дизель-электрический танкер Auris . Газотурбинная установка, в которой сжигается дизельное топливо или более тяжелые мазуты, оказался надежным в эксплуатации, и в марте 1952 г. Auris пересек Атлантику, используя только генератор с газотурбинным приводом и сжигание топочного мазута.Никаких серьезных проблем не возникло, и судно было способен поддерживать среднюю скорость 7,25 узла.

 

Всего машина Метровика проработала около 20 000 часов.

Из Иллюстрированная история кораблей под редакцией Э. Л. Корнуэлла, Octopus Books 1979

 

 

 

 

 

 

В В 1970-е годы значительное количество кораблей приводилось в движение паровыми турбинами.Но в 1980-х и 1990-х годах дизельные двигатели захватили рынок, потому что они позволило существенно сэкономить на топливе. Американский президент Лайнс следующий поколения контейнеровозов C-10, оснащенных дизелями, и достигших экономия топлива на 60% по сравнению с C-8 с паровой турбиной. Последний издание Контейнеризация International Ежегодник , в котором перечислены все контейнеровозы в mZmercial. обслуживается или находится в стадии строительства, показывает, что только несколько сотен из более чем 7000 находящихся в эксплуатации контейнеровозов приводились в движение паротурбинными двигателями.

Из http://www.sdearthtimes.com/et0301/et0301s16.html

АЛЬТЕРНАТИВА СУДОВОМУ ДИЗЕЛЮ ДВИГАТЕЛИ

альтернатив нет дизельным двигателям малой и средней мощности в морские приложения.

За последние несколько лет газ газотурбинные двигатели стали использоваться как альтернатива большим тихоходным дизели. Использование в газовых турбинах более легкого дистиллятного топлива обеспечивает более низкие выбросы. Хотя газовые турбины уже много лет используются на военных кораблях, только недавно их устанавливали в крупных океанских коммерческих сосуды.Их коммерческая надежность еще предстоит увидеть.

с http://www.dieselforum.org/background/marineapplications.html

Зачем использовать дизель? Преимущества и преимущества

Как работает дизельный двигатель? В современном мире, где цены на топливо растут из-за стремительного роста спроса и сокращения предложения, вам необходимо выбрать экономичное топливо, отвечающее вашим потребностям. Благодаря изобретению Рудольфа Дизеля дизельный двигатель оказался чрезвычайно эффективным и экономичным.

Дизельное топливо стоит несколько дороже, чем бензин, но дизельное топливо имеет более высокую удельную энергию, т.е. из дизельного топлива можно извлечь больше энергии, чем из того же объема бензина. Следовательно, дизельные двигатели в автомобилях обеспечивают больший пробег, что делает их очевидным выбором для большегрузного транспорта и оборудования. Дизельное топливо тяжелее и маслянистее бензина, а его температура кипения выше, чем у воды. А дизельные двигатели привлекают большее внимание из-за более высокого КПД и экономичности.

Различие заключается в типе зажигания. В то время как бензиновые двигатели работают на искровом зажигании, дизельные двигатели используют воспламенение от сжатия для воспламенения топлива. В последнем воздух всасывается в двигатель и подвергается сильному сжатию, которое нагревает его.

Это приводит к очень высокой температуре двигателя, намного превышающей температуру, достигаемую в бензиновом двигателе. При максимальной температуре и давлении дизельное топливо, попадающее в двигатель, воспламеняется из-за экстремальной температуры.

В дизельном двигателе воздух и топливо вводятся в двигатель на разных этапах, в отличие от газового двигателя, где вводится смесь воздуха и газа. Топливо впрыскивается в дизельный двигатель с помощью форсунки, тогда как в бензиновом двигателе для этой цели используется карбюратор. В бензиновом двигателе топливо и воздух вместе подаются в двигатель, а затем сжимаются. Воздушно-топливная смесь ограничивает сжатие топлива и, следовательно, общий КПД.

Дизельный двигатель сжимает только воздух, и коэффициент может быть намного выше.В дизельном двигателе степень сжатия составляет от 14:1 до 25:1, тогда как в бензиновом двигателе степень сжатия составляет от 8:1 до 12:1. После сгорания продукты сгорания удаляются из двигателя через выхлоп.

Для запуска в холодные месяцы дополнительный нагрев обеспечивается за счет «свечи накаливания». Дизельные двигатели могут быть двухтактными или четырехтактными и выбираются в зависимости от режима работы. Двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением — это варианты, которые следует выбирать соответствующим образом.Предпочтительно использовать генератор с жидкостным охлаждением, так как он работает тихо и равномерно регулирует температуру.

Преимущества дизельного двигателя Дизельный двигатель намного эффективнее и предпочтительнее бензинового по следующим причинам:
  • Современные дизельные двигатели избавлены от недостатков более ранних моделей, таких как более высокий уровень шума и затраты на техническое обслуживание. Теперь они тихие и требуют меньше обслуживания по сравнению с газовыми двигателями аналогичного размера
  • .
  • Они более прочные и надежные
  • Искра отсутствует, так как топливо самовоспламеняется.Отсутствие свечей зажигания или проводов зажигания снижает затраты на техническое обслуживание
  • Стоимость топлива на произведенный киловатт на тридцать-пятьдесят процентов ниже, чем у газовых двигателей
  • .
  • Дизельный агрегат с водяным охлаждением на 1800 об/мин работает от 12 000 до 30 000 часов, прежде чем потребуется какое-либо серьезное техническое обслуживание. Газовый агрегат с водяным охлаждением на 1800 об/мин обычно работает от 6000 до 10 000 часов, прежде чем ему потребуется техническое обслуживание
  • .
  • Газовые агрегаты горят сильнее, чем дизельные агрегаты, и, следовательно, имеют значительно меньший срок службы по сравнению с дизельными агрегатами
  • .

Применение для дизельных двигателей Дизельные двигатели обычно используются в качестве механических двигателей, генераторов электроэнергии и мобильных приводов.Они находят широкое применение в локомотивах, строительной технике, автомобилях и бесчисленных промышленных применениях. Их сфера распространяется почти на все отрасли, и их можно наблюдать ежедневно, если вы заглянете под капот всего, что проходите мимо.

Промышленные дизельные двигатели и дизельные генераторы используются в строительстве, судостроении, горнодобывающей промышленности, больницах, лесном хозяйстве, телекоммуникациях, под землей и в сельском хозяйстве, и это лишь некоторые из них. Выработка электроэнергии для основного или резервного резервного питания является основным применением современных дизельных генераторов.Ознакомьтесь с нашей статьей о различных типах двигателей и генераторов и их распространенных областях применения, чтобы найти дополнительные примеры.

Электрогенераторы Дизельные генераторы или электрические генераторные установки используются в бесчисленных промышленных и коммерческих предприятиях. Генераторы можно использовать для небольших нагрузок, например, в домах, а также для больших нагрузок, таких как промышленные предприятия, больницы и коммерческие здания. Они могут быть либо основными источниками питания, либо резервными/резервными источниками питания.

Они доступны в различных спецификациях и размерах. Дизель-генераторные установки мощностью 5–30 кВт обычно используются в простых бытовых и личных целях, например в транспортных средствах для отдыха. Промышленные применения охватывают более широкий спектр номинальной мощности (от 30 кВт до 6 МВт) и используются во многих отраслях промышленности по всему миру. Для домашнего использования достаточно однофазных электрогенераторов. Трехфазные электрогенераторы в основном используются в промышленных целях.

>>Вернуться к статьям и информации<<

Коммерческое использование морских газовых турбин

Капитан Джордж У.Stewart, USN (Ret.)

Первоначально я написал это в ответ на вопросы, поднятые членом Общества истории пароходства относительно отсутствия использования морских газовых турбин в коммерческом судоходстве. Этот факт верен, даже несмотря на то, что они стали стандартным применением всех новых надводных боевых кораблей с 1970-х годов.

Моя карьера на флоте включала в себя два командования кораблем, несколько инженерных командировок и восемь лет работы в различных инспекционных комиссиях, последние пять из которых служил под командованием RADM J.Д. Балкли, эвакуировавший генерала Макартура с Филиппин в 1942 г. на катере PT. После выхода на пенсию из ВМС США я начал вторую карьеру в индустрии проектирования кораблей, где моей специальностью была разработка концептуальных проектов корабельных силовых установок. Я сделал по крайней мере двадцать из них, хотя не все добрались до воды. Новый USCG Mackinaw , катер национальной безопасности, корабль слежения за ракетным вооружением (T-AGM-R), построенный в Холтере, — все это мои концепции. Я дополнительно провел исследования по модернизации существующих полярных ледоколов USCG.

Я много раз сталкивался с морскими газовыми турбинами. Я постоянно контактировал с GE и Rolls Royce, а также с Pratt & Whitney. Я также провел маркетинговое исследование для Rolls-Royce, когда они внедряли свои газовые турбины MT-30 в морскую эксплуатацию. Во флоте я служил либо старшим членом испытательной комиссии, либо старшим инженером примерно на двадцати пяти кораблях с газотурбинными двигателями.

Я нашел много неправильных представлений о газовых турбинах и о том, как они вписываются в морской мир.Многие из этих заблуждений исходят из внешнего вида газовой турбины, поскольку она находится в гондоле на крыле самолета, где она выглядит как относительно простая установка. В морской установке это не так. Газовая турбина занимает определенное место в морских применениях. Но это не ответ на все вопросы. Многое зависит от требований заказчика. Большая часть этого обсуждения посвящена более крупным агрегатам, которые можно использовать для приведения в движение океанских кораблей.

Газовая турбина наиболее счастлива, когда летит на высоте 20 000 футов или около того на авиалайнере, где есть неограниченный запас чистого холодного воздуха.Работа сжатия, составляющая около 60% работы цикла, резко снижается, что делает двигатель гораздо более экономичным в эксплуатации. Кроме того, имеется неограниченный запас охлаждающего воздуха для горячих частей двигателя. Когда вы запираете двигатель в коробку, все не так просто.

Двигателю для запуска требуется много-много воздуха, примерно 250% паровой или дизельной установки эквивалентной мощности. Необходимо проектировать впускную и выпускную системы с относительно прямыми участками, чтобы оставаться в пределах допустимых перепадов давления.Турбины очень нетерпимы к уносу морской воды. Поэтому требуется сложная система фильтрации. У производителей есть очень строгие ограничения на допустимое содержание морской воды во всасываемом воздухе. Кроме того, часто необходимо предусмотреть путь для снятия и установки двигателя через впускной канал. Двигатель необходимо заключить в модуль с принудительным воздушным охлаждением и стационарной противопожарной защитой. Двигатель требует периодической промывки особо чистой водой для поддержания его работоспособности.

Расход топлива при номинальной мощности на большой газовой турбине будет не таким хорошим, как у дизельного двигателя, но обычно будет приемлемым. Однако расход топлива двигателя при частичной нагрузке будет недостаточным. Удельный расход топлива газовой турбины при мощности 33% и менее может быть в два-три раза больше, чем при полной мощности.

Одна из проблем, присущая газотурбинному циклу, заключается в том, что необходимо сжимать намного больше воздуха, необходимого для сгорания. Эта необходимость предотвращает перегрев компонентов в горячей части двигателя, где имеет место высокая скорость сгорания в относительно небольшом пространстве.Только около 25% воздуха идет на поддержку процесса горения, а остальные 75% необходимы для охлаждения. По этой причине газовая турбина никогда не будет такой экономичной, как дизельный двигатель. Зато выхлоп будет намного чище. Однако за последние годы производители дизельного топлива добились значительного прогресса в сокращении выбросов.

Rolls-Royce MT 30 (Теплоход)

Большой проблемой является отсутствие широкого спектра доступных моделей на рынке. Единственными заслуживающими доверия моделями являются Rolls-Royce MT 30 (48 000 л.с.), GE LM 2500+ (35 000 л.с.) и LM 2500 (29 500 л.с.).Все они соответствуют рейтингу ВМС США при температуре окружающего воздуха 100 градусов по Фаренгейту с потерями во впускном канале 4 дюйма водяного столба и 6 дюймов выхлопного канала водного столба. Это высокие силы. Но в отличие от авиалайнера, больше не всегда лучше. Если требования к мощности не кратны приведенным выше числам, газовая турбина не является хорошим выбором. Снижение номинальных характеристик обычно не допускается из-за нежелательного увеличения удельного расхода топлива при пониженной мощности, и большинство владельцев не примет ни одной газотурбинной установки.Для сравнения, на рынке доступны дизельные двигатели, которые могут охватывать практически любой диапазон мощности и имеют относительно плоские кривые расхода топлива. Поставщик дизельного двигателя может легко охватить диапазон мощностей для данной серии, изменив количество цилиндров.

Причиной отсутствия на рынке различных моделей ГТУ является очень высокая стоимость переделки авиационного двигателя в морской или промышленный вариант. Производители очень неохотно проводят эти преобразования, если не определен определенный рынок из-за высоких затрат.Диапазон от 10 000 до 20 000 л.с. охвачен очень слабо.

Стоимость обслуживания немного вводит в заблуждение. У газовой турбины очень низкие требования к обслуживанию на борту, но стоимость обслуживания на уровне депо довольно высока (от 1 до 2 миллионов долларов за капитальный ремонт горячей секции). С дизелем ситуация обратная. В то время как бортовые расходы высоки, требования к техническому обслуживанию на уровне депо практически отсутствуют.

На сегодняшний день все установки круизных лайнеров используют тот или иной тип когенерационной системы с использованием комбинированной газовой турбины и паровой системы с рекуперацией отработанного тепла или комбинации газовых турбин и дизельных двигателей.

Это не означает, что газовым турбинам есть место на морском рынке. Они имеют самое высокое отношение мощности к весу среди всех первичных двигателей, их можно легко заменить, они легко адаптируются к автоматизации и требуют минимального технического обслуживания на борту и потребности в рабочей силе. Для военно-морского флота и береговой охраны они также имеют преимущество быстрого запуска из холодного состояния. В комбинированной установке, такой как National Security Cutter, они используются в качестве ускорителей всякий раз, когда требуются высокие скорости.Большинство круизов на этом корабле будут совершаться на дизелях. В первый раз, когда я вышел в море на корабле с газотурбинным двигателем, я никогда больше не хотел видеть военное судно с паровым двигателем.

Наилучшее коммерческое морское применение для больших газовых турбин оказалось на рынке высокоскоростных паромов. Даже там они обычно использовались в сочетании с дизельными двигателями.

Суть в том, «Каковы требования?» Если удельная мощность, малое пространство и вес являются наиболее важными, выберите газовую турбину.Выберите дизель, если экономия топлива является основным фактором, а второстепенным является вес и требования к пространству.


Джордж Стюарт — капитан ВМС США в отставке. В 1956 году он окончил Массачусетскую морскую академию. За свою 30-летнюю военно-морскую карьеру он командовал двумя кораблями и прослужил в общей сложности 8 лет в военно-морских инспекционных комиссиях, в течение которых он провел испытания и проверки на борту более 200 военно-морских судов. После выхода на пенсию с действительной военно-морской службы в 1986 он работал в отрасли проектирования кораблей, где он специализировался на разработке концептуальных проектов силовых установок и силовых установок, некоторые из которых поступили на действительную службу.

Дизельный генератор — Energy Education

Дизельный генератор, принадлежащий и управляемый Yukon Energy в Уайтхорсе, Юкон, Канада [1]

Дизельные генераторы — очень полезные машины, которые производят электричество за счет сжигания дизельного топлива. Эти машины используют комбинацию электрического генератора и дизельного двигателя для выработки электроэнергии. Дизельные генераторы преобразуют часть химической энергии, содержащейся в дизельном топливе, в механическую энергию посредством сгорания.Эта механическая энергия затем вращает кривошип для производства электричества. Электрические заряды индуцируются в проводе при перемещении его через магнитное поле. В приложении электрического генератора два поляризованных магнита обычно создают магнитное поле. Затем вокруг коленчатого вала дизель-генератора много раз наматывается проволока, которая помещается между магнитами и находится в магнитном поле. Когда дизельный двигатель вращает коленчатый вал, провода перемещаются по всему магнитному полю, что может индуцировать электрические заряды в цепи.Общее эмпирическое правило заключается в том, что дизельный генератор будет использовать 0,4 л дизельного топлива на произведенный кВтч. Используемый дизельный двигатель по существу представляет собой двигатель внутреннего сгорания. В отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель использует теплоту сжатия для воспламенения и сжигания топлива, впрыскиваемого в камеру впрыска. Как правило, дизельные двигатели имеют самый высокий тепловой КПД среди всех двигателей внутреннего сгорания, что позволяет достичь приблизительного процента КПД Карно. Дизельные двигатели могут работать на многих производных сырой нефти.Топливо, которое дизельный двигатель может использовать для сгорания, включает природный газ, спирты, бензин, древесный газ и дизельное топливо. [2]

Универсальность

Дизельные генераторы

используются во многих универсальных приложениях по всему миру. Обычно их устанавливают в сельской местности, где они подключены к электросети и могут использоваться как основной источник питания или как резервная система. Дизельные генераторы также можно использовать для компенсации пиковых потребностей в электроэнергии в сети, поскольку их можно быстро включать и выключать без задержки.Генераторы, используемые в жилых помещениях, могут иметь мощность от 8 до 30 кВт, а генераторы, используемые в коммерческих целях, могут иметь мощность от 8 до 2000 кВт. Большие корабли также используют дизельные генераторы для вспомогательных целей, которые могут варьироваться от освещения, вентиляторов и переключателей до дополнительной мощности двигательной установки.

Выбросы

При сжигании дизельного топлива или другого топлива образуются выхлопные газы. Дизельные генераторы производят двуокись углерода (CO2), окись азота (NOx) и твердые частицы.Эти генераторы выбрасывают его в атмосферу и существенно снижают качество воздуха в близлежащих регионах. На каждый литр топлива приходится 0,73 кг чистого углерода, на литр дизельного топлива выделяется 2,6 кг углекислого газа.

Ссылки

Различные типы морских двигательных установок, используемых в судоходстве

Используя двигательную силу, корабли могут маневрировать на воде. Первоначально, хотя количество корабельных силовых установок было ограниченным, в настоящее время существует несколько инновационных, которыми можно оснастить судно.

Сегодня движение корабля – это не только успешное движение корабля в воде. Это также включает в себя использование наилучшего режима движения для обеспечения более высоких стандартов безопасности для морской экосистемы наряду с экономической эффективностью.

Некоторые из различных типов силовых установок, используемых на судах, можно перечислить следующим образом:

1. Дизельный двигатель

Дизельная силовая установка является наиболее часто используемой морской силовой установкой, преобразующей механическую энергию из тепловых сил.Дизельные двигательные установки в основном используются практически на всех типах судов, а также на небольших катерах и прогулочных судах.

2. Ветродвигатели

Ветродвигатели появились как альтернатива тем системам, которые выбрасывают в морскую атмосферу огромное количество газов CO 2 . Однако морские силовые установки с ветряными турбинами широко не использовались на крупных коммерческих судах из-за необходимости постоянного ветра. Две ветряные движители для кораблей, которые в последнее время стали движителями воздушного змея и парусного движителя для торговых судов.

3. Ядерная силовая установка

Военно-морские суда используют ядерные морские силовые установки. Ядерная двигательная установка, использующая процесс ядерного деления, представляет собой очень сложную систему, состоящую из водяных реакторов и другого оборудования для питания судна. Ядерные реакторы на кораблях также используются для выработки электроэнергии для корабля. Также планируется построить несколько торговых судов с этой силовой установкой

.

 

4.Газотурбинный двигатель

Газотурбинная силовая установка используется как для военно-морских, так и для невоенных кораблей. В случае военно-морских кораблей газотурбинная двигательная установка способствует более быстрому движению кораблей, что необходимо в случае нападения на корабль.

5. Двигатель на топливных элементах

Двигательные установки на топливных элементах используют водород в качестве основного топливного компонента. Электричество создается в топливном элементе без какого-либо сгорания. Этот процесс является чистым и поэтому считается очень важной альтернативной морской силовой установкой.Существуют различные типы двигателей под головкой топливных элементов, такие как PEM (фотонно-обменная мембрана) и системы с расплавленным карбонатом.

6. Двигатель на биодизельном топливе

Биодизельный двигатель рассматривался как потенциальная морская силовая установка будущего. В настоящее время проводятся испытания, чтобы выяснить жизнеспособность этой силовой установки, которая, как ожидается, будет полностью запущена к 2017 году.

7. Солнечная электростанция

Солнечная двигательная установка для кораблей была впервые использована в 2008 году.Преимущества солнечной тяги включают значительное сокращение выбросов ядовитого углекислого газа. Солнечные двигатели способны генерировать мощность до 40 киловатт (кВт).

8. Паровая турбина

Паротурбинная тяга предполагает использование угля или другого парообразующего топлива для приведения судна в движение. Морская двигательная установка с паровой турбиной широко использовалась в период с конца 19 до начала 20 века.

9.Дизель-электрическая силовая установка

Проще говоря, в дизель-электрических судовых силовых установках используется комбинация генератора, работающего от электричества, и дизельного двигателя. Технология используется с начала 1900-х годов. В наши дни подводные лодки и торговые суда используют дизель-электрическую двигательную установку для собственного движения.

10. Водометный движитель

Водометный движитель используется с 1954 года. Важнейшим преимуществом водометного движителя является то, что он не создает шума и обеспечивает высокую скорость движения судов.Напротив, водометный движитель как корабельная силовая установка обходится дороже в обслуживании, что может вызвать проблемы у пользователя.

11. Газовое топливо или трехтопливный двигатель Топливо

СПГ теперь используется для сжигания в главном двигателе после принятия некоторых модификаций пропульсивного двигателя для уменьшения выбросов от корабля.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*