Компрессор двс: Устройство автомобиля. Как работает компрессор?

Содержание

Устройство автомобиля. Как работает компрессор?

Как работает компрессор
 
С момента изобретения двигателя внутреннего сгорания автомобильные инженеры, любители скорости и проектировщики гоночных автомобилей все время находились в поисках путей увеличения мощности моторов. Один из способов увеличения мощности – построение двигателя большого внутреннего объема. Но большие двигатели, которые больше весят и обходятся существенно дороже в производстве и обслуживании, не всегда однозначно лучше.
Другой путь добавления мощности – это создание двигателя нормального размера, но более эффективного. Вы можете достичь этого, нагнетая больше воздуха в камеру сгорания. Большее количество воздуха дает возможность подать в цилиндр дополнительное количество топлива, что обозначает, что будет произведен более сильный взрыв и будет достигнута большая мощность. Добавление компрессора к впускной системе является отличным способом достижения усиленной подачи воздуха. В этой статье мы объясним, что такое компрессоры (их также еще называют нагнетателями), как они работают и чем отличаются от турбокомпрессоров (турбонаддува).
Компрессором является любое устройство, которое создает давление на выходе выше атмосферного. И компрессоры, и турбокомпрессоры способны это делать. На самом деле, турбокомпрессор является сокращенным названием от «турбонагнетателя» — его официального названия.
Различие между данными агрегатами заключается в способе получения энергии. Турбокомпрессоры приводятся в действие за счет плотного потока выхлопных газов, вращающих турбину. Компрессоры работают за счет энергии, передаваемой механическим путем через ременный или цепной привод от коленчатого вала двигателя.
В следующем разделе мы подробно рассмотрим, как компрессор выполняет свою работу.
 
Основы компрессора
Обычный четырехтактный двигатель внутреннего сгорания использует один из тактов для впуска воздуха.
Этот такт можно разделить на три шага:
  • Поршень перемещается вниз
  • Это создает разрежение
  • Воздух под атмосферным давлением засасывается в камеру сгорания
Как только воздух поступит в двигатель, он должен быть объединен с топливом для формирования заряда – пакета потенциальной энергии, которую можно превратить в полезную кинетическую энергию в результате химической реакции, известной как горение. Свеча зажигания инициирует эту реакцию путем воспламенения заряда. Как только топливо подвергается реакции окисления, сразу же высвобождается большое количество энергии. Сила этого взрыва, сконцентрированная над днищем поршня, толкает поршень вниз и создает возвратно-поступательное движение, которое в конечном итоге передается на колеса.
Подача большего количества топливно-воздушной смеси в заряд будет порождать более сильные взрывы. Но вы не можете просто так подать больше топлива в двигатель, так как требуется строго определенное количество кислорода для сжигания определенного количества топлива.
Химически-верная смесь – 14 частей воздуха к одной части топлива – имеет очень большое значение для эффективной работы двигателя. Итог – чтобы сжечь больше топлива, придется подать больше воздуха.
Это работа компрессора. Компрессоры увеличивают давление на входе в двигатель путем сжатия воздуха выше атмосферного давления без образования вакуума. Это заставляет большему количеству воздуха попадать в двигатель, обеспечивая повышение давления. С дополнительным количеством воздуха больше топлива может быть добавлено, что вызывает увеличение мощности двигателя. Компрессор добавляет в среднем 46 процентов мощности и 31 процент крутящего момента. В условиях высокогорья, где мощность двигателя снижается за счет того, что воздух имеет меньшую плотность и давление, компрессор обеспечивает более высокое давление воздуха в двигателе, что позволяет ему работать в оптимальном режиме.

Рис.1 ProCharger D1SC – центробежный компрессор
 
В отличие от турбокомпрессоров, которые используют отработанные газы для вращения турбины, механические компрессоры приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Большинство из них приводятся в движение с помощью приводного ремня, который обернут вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня, в свою очередь, вращает шестерню компрессора. Ротор компрессора может быть по-разному спроектирован, но, не смотря на это, в любом случае его работа сводится к захвату воздуха, сжатию воздуха в меньшем пространстве и сбросу его во впускной коллектор. Для того чтобы создавать давление воздуха, компрессор должен вращаться быстрее, чем сам двигатель. Создание ведущей шестерни большей, чем шестерни компрессора, заставляет компрессор вращаться быстрее. Компрессоры способны вращаться со скоростью, превышающей 50,000-60,000 оборотов в минуту. Компрессор, вращающийся со скоростью 50,000 оборотов в минуту, способен повысить давление с шести до девяти дюймов на квадратный дюйм (PSI). Это дополнительная прибавка с шести до девяти фунтов на квадратный дюйм. Атмосферное давление на уровне моря составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм, так что типичный эффект от применения компрессора – это увеличение подачи воздуха в двигатель примерно на 50 процентов.

Постольку поскольку воздух сжимается, он становится более горячим, а это значит, что он теряет свою плотность и не может столь сильно расширяться во время взрыва. Это обозначает, что он не может высвободить столько же энергии, сколько высвобождается при воспламенении свечой зажигания более холодной топливно-воздушной смеси. Для того чтобы компрессор работал на пике своей эффективности, сжатый воздух на выходе из компрессора должен быть охлажден перед подачей во впускной коллектор. Интеркулер несет ответственность за данный процесс охлаждения. Интеркуллеры бывают двух констуркций: «воздух-воздух» и «воздух-жидкость». Оба работают по принципу радиатора, с более холодным воздухом или жидкостью, циркулирующей по системе трубок или каналов. Горячий воздух, выходя из компрессора, попадает в трубки интеркулера и охлаждается там. Снижение температуры воздуха увеличивает его плотность, что делает плотнее заряд, поступающий в камеру сгорания.
Далее мы рассмотрим различные типы компрессоров.
 
 
Роторный компрессор Roots
Существует три вида компрессоров: роторный, двухвинтовой и центробежный. Главное отличие между ними заключается в способе подачи воздуха во впускной коллектор двигателя. Роторный и двухвинтовой компрессоры используют различные типы кулачковых валов, а центробежный компрессор – крыльчатку, которая увлекает воздух внутрь. Хотя все эти конструкции обеспечивают прибавку мощности, они значительно отличаются по своей эффективности. Каждый из этих типов компрессоров может быть доступен в различных размерах, в зависимости от того, какого результата хотите вы достичь – просто повысить мощность автомобиля или подготовить его к участию в гонках.
Конструкция роторного компрессора является самой древней. Братья Филандер и Фрэнсис Рутс в 1860 году запатентовали конструкцию своего компрессора в качестве машины, способной обеспечивать вентиляцию в шахтах. В 1900 году Готтлиб Вильгельм Даймлер включил роторный компрессор в конструкцию автомобильного двигателя.
 

Рис.2  Роторный компрессор
 
Так как кулачковые валы вращаются, воздух, находящийся в пространстве между кулачками, оказывается между стороной наполнения и напорной стороной. Большое количество воздуха перемещается во впускной коллектор и создает условия для образования положительного давления. По этой причине рассматриваемая конструкция является не чем иным, как объемным нагнетателем, а не компрессором, при этом термин «нагнетатель» по-прежнему часто используется для описания всех компрессоров.
Роторные компрессоры, как правило, имеют довольно большие размеры и располагаются в верхней части двигателя. Они популярны в автомобилях дрэгстеров и роддеров, поскольку зачастую выступают за габариты капотов. Тем не менее, они являются наименее эффективными компрессорами по двум причинам:
  • Они существенно увеличивают вес транспортного средства.
  • Они создают дискретный прерывистый воздушный поток, а не сглаженный и непрерывный.
 
Двухвинтовой компрессор
Двухвинтовой компрессор работает, проталкивая воздух через два ротора, напоминающих набор червячных передач. Как и в роторном компрессоре, воздух внутри двухвинтового компрессора оказывается в полостях между лопастями роторов. Но двухвинтовой компрессор сжимает воздух внутри корпуса роторов. Это происходит за счет того, что роторы имеют коническую форму, при этом воздушные карманы уменьшаются в размерах по мере продвижения воздуха из стороны наполнения в напорную сторону. Воздушные полости сжимаются, и воздух выдавливается в меньшее пространство.
 

Рис.3 Двухвинтовой компрессор
 
Это делает двухвинтовой компрессор более эффективным, но они стоят дороже, потому что винтовые роторы требуют дополнительной точности в ходе процесса производства. Некоторые типы двухвинтовых компрессоров располагаются над двигателем, подобно роторному компрессору типа Roots.
Они также порождают много шума. Сжатый воздух на выходе из компрессора издает сильный свист, который следует приглушить с помощью специальных методов поглощения шума.
 
Центробежный компрессор
Центробежный компрессор – это крыльчатка, напоминающая собой ротор, которая вращается с очень высокой скоростью и нагнетает воздух в небольшой корпус компрессора. Скорость вращения крыльчатки может достигать 50,000-60,000 оборотов в минуту. Воздух, попадающий в центральную часть крыльчатки, под действием центробежной силы увлекается к ее краю. Воздух покидает крыльчатку с высокой скоростью, но под низким давлением. Диффузор – множество стационарно расположенных вокруг крыльчатки лопаток, которое преобразует высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в поток воздуха с малой скоростью, но высоким давлением. Скорость молекул воздуха, встретивших на своем пути лопатки диффузора, уменьшается, что влечет за собой увеличение давления воздуха.
 

Рис. 4  Центробежный компрессор

 
Центробежные компрессоры являются наиболее эффективными и самым распространенными устройствами из всех систем принудительного повышения давления. Они компактные, легкие и устанавливаются на передней части двигателя, а не сверху. Они также издают характерный свист по мере роста количества оборотов двигателя, способный заставить случайных прохожих на улице поворачивать головы в сторону вашего автомобиля.
Monte Carlo и Mini-Cooper S – два автомобиля, которые доступны в версиях с компрессором. Любой из рассмотренных выше типов компрессоров может быть добавлен к транспортному средству как дополнительная опция. Несколько компаний предлагают комплекты, состоящие из всех необходимых частей для собственноручного дооснащения автомобилей компрессорами. Такие доработки также являются неотъемлемой частью культуры «машин для фана» (смешных машинок) и автомобилей из мира спорта «Fuel Racing». Некоторые производители даже включают компрессоры в оснащение своих серийных моделей автомобилей.


Далее мы узнаем обо всех преимуществах компрессора, установленного в ваш автомобиль.
 
Преимущества компрессора
Самое главное преимущество компрессора – это увеличение мощности двигателя, измеряемой в лошадиных силах. Добавьте компрессор к любому обычному автомобилю или грузовику, и он станет вести себя как автомобиль с двигателем большего внутреннего объема или просто как с более мощным двигателем. Но как узнать, какой из нагнетателей выбрать – механический компрессор или турбокомпрессор? Этот вопрос горячо обсуждался авто инженерами и энтузиастами, но, в целом, механические компрессоры имеют несколько преимуществ над турбокомпрессорами. Механические компрессоры лишены такого недостатка как лага (отставания) двигателя – термина, используемого для описания времени, прошедшего с момента нажатия водителем педали газа до момента ответа двигателя на это внешнее воздействие. Турбокомпрессоры, к сожалению, подвержены явлению отставания, постольку поскольку требуется некоторое время, прежде чем выхлопные газы достигнут скорости, достаточной для полноценного раскручивания крыльчатки турбины. Механические компрессоры не имеют такого лага, так как они приводятся в действие непосредственно от коленчатого вала двигателя. Одни компрессоры наиболее эффективны при работе в диапазоне низких скоростей вращения коленчатого вала, в то время как другие раскрывают весь свой потенциал лишь на высоких оборотах. Например, роторный и двухвинтовой компрессоры обеспечивают большую мощность на низких оборотах. Центробежные компрессоры, которые становятся все более эффективными по мере роста скорости вращения крыльчатки, обеспечивают большую мощность в диапазоне высоких оборотов.
Установка турбокомпрессора требует обширной переделки выпускной системы двигателя, в том время как механические компрессоры могут быть легко привинчены к передней части двигателя или сверху. Это делает их дешевле в установке и проще в эксплуатации и обслуживании.
Наконец, при использовании компрессора не требуется никакой специальной процедуры остановки двигателя. Это обусловлено тем, что они не смазываются моторным маслом и могут быть остановлены привычным образом. Турбокомпрессоры должны отработать на холостом ходу 30 секунд и более для того, чтобы дать возможность моторному маслу остыть. С учетом сказанного, для компрессоров имеет важное значение предварительный прогрев, так как они работают наиболее эффективно при нормальной рабочей температуре двигателя.
Компрессоры являются характерной составляющей частью двигателей внутреннего сгорания самолетов. Это имеет смысл, если учесть, что самолеты проводят большую часть своего времени на больших высотах, где значительно меньше кислорода доступно для сгорания. Внедрение компрессоров позволило самолетам летать на большей высоте без снижения производительности двигателя.
Компрессоры, установленные на авиационные двигатели, работают на основе тех же самых принципов, которые заложены в конструкцию автомобильных компрессоров. Компрессоры получают энергию непосредственно от вала двигателя и способствуют подаче в камеру сгорания смеси, находящейся под давлением.
Далее рассмотрим некоторые недостатки компрессоров.
 
Недостатки компрессоров
Самый большой недостаток компрессоров является также и их определяющей характеристикой: постольку поскольку компрессор приводится в движение коленчатым валом двигателя, он отнимает несколько лошадиных сил у двигателя. Компрессор может потреблять до 20 процентов общей выходной мощностью двигателя. Но так как компрессор способен прибавить до 46 процентов мощности, большинство автолюбителей склоняется к тому, что игра стоит свеч. Компрессор дает дополнительную нагрузку на двигатель, который должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать дополнительный импульс и более сильные взрывы в камере сгорания. Большинство производителей учитывают это и создают усиленные узлы для двигателей, предназначенных для работы в паре с компрессором. Это в свою очередь удорожает автомобиль. Компрессоры также дороже в обслуживании, а большинство производителей предлагают использовать высокооктановое горючее премиум класса.
Несмотря на свои недостатки, нагнетатели по-прежнему являются наиболее экономически эффективным способом увеличения количества лошадиных сил. Компрессор может дать от 50 до 100 процентов увеличения мощности, что делает его находкой для гоночных автомобилей, автомобилей, перевозящих тяжелые грузы, а также для водителей, желающих получить от вождения своего автомобиля новую порцию острых ощущений.
 
 
Источник: https://auto.howstuffworks.com/supercharger.htm

Компрессор (приводной нагнетатель)

Прокачать «сердце» автомобиля, усилить его движущую мощь хочет каждый автолюбитель. Есть несколько способов для получения заметного результата, но самым простым и распространенным является оборудование двигателя наддувом воздуха. Благодаря этому простому методу, можно добиться значительной прибавки лошадиных сил без увеличения рабочего объема, что в последнее время активно применяется большинством зарубежных автопроизводителей. Самыми распространенными являются турбокомпрессоры и приводные нагнетатели, которые на первый взгляд очень похожи, но в действительности имеют различия в конструкциях, тем самым оказывая разное влияние на характер автомобиля.

Чтобы понять, как работает эта система, не нужна специальная подготовка. Всё довольно просто: в цилиндры подается дополнительная порция воздуха, которая создает положительное давление на впуске. Это изменение отслеживается системой управления двигателем, которая настроена на приготовление рабочей смеси оптимального состава, что заставляет ее увеличить подачу топлива. В итоге мы получаем состав, при сгорании которого выделяется больше энергии, что и приводит к повышению мощности двигателя.

Рассмотрим основные отличия данных систем. Источником энергии для турбокомпрессоров являются отработанные газы двигателя, которые вращают турбинное колесо устройства. В отличие от них, приводные нагнетатели используют механическую передачу от коленвала двигателя. Поэтому производительность наддува находится в прямой зависимости от частоты вращения мотора, то есть компрессор в любой момент обеспечивает необходимую подачу воздуха.


Типы приводных нагнетателей

За последние сто лет было создано много типов приводных нагнетателей, но в современном автомобилестроении применяются чаще всего только три разновидности: роторные, винтовые и центробежные. Подача воздуха в первых двух видах производится при помощи двух цилиндрических вращающихся роторов особой формы, а в третьем — лопатками крыльчатки.


Роторные компрессоры

Ключевыми характеристиками роторных компрессоров является простота конструкции, большой срок эксплуатации, уравновешенность, высокая чистота подаваемого воздуха и положительная зависимость давления воздуха за компрессором от частоты вращения роторов. Эта особенность важна при работе двигателя в часто меняющихся режимах. Воздух в рабочей полости компрессора не сжимается, поэтому роторные приводные нагнетатели еще называют компрессорами с внешним сжатием. Устройства эффективны только при умеренной степени повышения давления, которая равна отношению величины давления нагнетания к давлению всасывания. При росте давления на впускном окне, КПД компрессора резко падает.

Чаще всего применяются роторные компрессоры, оснащенные двумя одинаковыми роторами и отличающиеся поперечным расположением впускного и выпускного окон в корпусе устройства. Это наглядно видно на приведенном рисунке.

К недостаткам таких компрессоров можно отнести заметную зависимость КПД устройства от величины зазоров между работающими деталями, большой нагрев, пульсацию давления нагнетания и сильный шум, которые заметны при применении простых в изготовлении прямозубых роторов. Исходя из этого, роторные компрессоры в основном используют для создания положительного давления со значениями не более 0,5-0,6 бара.

Стараясь уменьшить шум и улучшить равномерность подачи воздуха, роторы делают спиральной формы. Но даже эти ухищрения, как и применение окон клиновидной формы, только уменьшают пульсацию давления. Устранить ее полностью в компрессоре с внешним сжатием практически невозможно. Заметного уменьшения амплитуды пульсаций позволяет добиться применение трехзубчатых роторов вместо двухзубчатых. В этом случае период пульсации давления и скорости в проточной части устройства соответствует 60° угла поворота роторов.


Винтовые компрессоры

В отличие от роторного типа устройств, винтовые компрессоры обеспечивают диагональное движение воздуха в проточной части. Внутреннее сжатие достигается изменением объема полостей между корпусом и вращающимися винтовыми роторами. Такая конструкция позволяет получать довольно высокую степень повышения давления воздуха при высоком КПД (более 80%). Большая скорость вращения компрессора (до 12 тыс. об/мин) позволила снизить его габариты, к тому же появилась возможность использовать привод от газовой турбины.

Основными преимуществами винтового компрессора являются его высокая надежность и уравновешенность. Нагнетаемый воздух не содержит примесей масла, поэтому он наиболее пригоден для работы с поршневым двигателем.

Недостатком такого компрессора часто называют особую сложность формы роторов и их массивность, что ведет к их высокой стоимости. При работе винтовой компрессор производит шум высокой частоты, который вызывается пульсациями давления в режимах всасывания и нагнетания.

Рассмотрим конструкцию винтового компрессора на приведенном рисунке:

Его роторы представляют собой зубчатые колеса со спиральными зубьями, которые имеют большой угол наклона спирали. Профили зубьев и выемок роторов полностью соответствуют друг другу. В процессе работы зубья роторов не соприкасаются с корпусом и между собой, что достигается применением синхронизирующих шестерен на валах роторов. При этом отношение количества зубьев шестерен равно отношению количества зубьев соответствующих роторов. Основным распределительным органом при этом выступает ротор с впадинами.

Винтовые компрессоры могут создавать давление до 1 бара, а в некоторых случаях и выше, поэтому чаще всего применяются на мощных и скоростных автомобилях.


Центробежные компрессоры

Наибольшее распространение в двигателях внутреннего сгорания получили центробежные компрессоры. Этот тип устройств относится к лопаточным машинам, принцип действия которых основан на взаимодействии потока воздуха с лопатками рабочего колеса и неподвижных элементов машины. По сравнению с другими конструкциями, центробежные компрессоры имеют более компактные размеры и относительно просты в изготовлении.

Конструкция центробежного компрессора состоит из входного устройства, рабочего колеса (крыльчатки), и диффузора, который включает в себя безлопаточную и лопаточную части, причём последняя может отсутствовать. Также имеется воздухосборник, чаще всего выполняемый в виде улитки. В центробежном компрессоре воздух, пройдя через фильтр, попадает во входное устройство, которое для устойчивости потока постепенно сужается по направлению движения и служит для равномерного его подвода к колесу при минимальных потерях. Рабочее колесо устанавливается на шлицах, но в случае небольших размеров, может крепиться на гладком валу, который через механическую передачу связывается с коленвалом двигателя или рабочим колесом газовой турбины.

Основополагающими параметрами центробежного компрессора являются: расход воздуха, степень повышения давления и КПД компрессора. В современных устройствах, применяемых для наддува двигателей внутреннего сгорания, эти параметры могут изменяться в широком диапазоне. Так, например, степень повышения давления в компрессорах, приводимых в движение валом двигателя, может достигать 1,2 единиц. А в случае использования центробежного компрессора в форсированном комбинированном двигателе ее значение может достигать 3-3,5.

Центробежные компрессоры имеют много общего с турбокомпрессорами. Они довольно компактны, имеют небольшую цену и достаточно долговечны. Конечно, они не отличаются большим КПД и теряют свою эффективность на малых оборотах, но довольно часто применяются на отечественных автомобилях ВАЗ.


Хорошим примером такого устройства может служить компрессор «АutoTurbo» для ВАЗ 2110-2112 16V, 2170-2172 16V. Он может быть установлен на модель Лада-Приора, оснащенную ГУР или кондиционером. В комплекте используется серийный компрессор PK 23-1, создающий избыточное давление наддува до 0,5 бар при скорости вращения 5200 об/мин. Для его установки не требуется внесения изменений в конструкцию двигателя, только рекомендуется понизить степень сжатия путем замены штатной прокладки головки блока на более толстую. Разработчики изначально рассчитывали на максимальное упрощение установки компрессора, поэтому он может быть установлен автолюбителем самостоятельно.

Для установки на модель Нива-Шевроле предназначен центробежный компрессор «АutoTurbo» с установочным комплектом для ВАЗ 2123. В устройстве применен компрессор ПК-23, который при своевременной замене ремня и подшипников обладает неограниченным ресурсом. Создавая давление наддува до 0,5 бар, устройство отличается сравнительно небольшими габаритами и бесшумностью работы. Данный нагнетатель может устанавливаться на любые двигатели с максимальным объёмом 3 л.

 

Двигатель с компрессором: устройство, преимущества и недостатки

После появления первых ДВС главной задачей конструкторов и инженеров с самого начала стало повышение производительности силовой установки. Другими словами, основной целью является увеличение мощности двигателя. Как известно, самым простым способом становится решение физически увеличить рабочий объем двигателя и количество цилиндров. Двигатель «засасывает» из атмосферы больше воздуха, в результате можно сжигать больше горючего.

При этом такие силовые агрегаты с увеличенным рабочим объемом большие по размерам и весу, их дорого производить, не всегда удается разместить такой мотор в подкапотном пространстве компактного легкового спортивного авто и т.д. Еще одним способом увеличения мощности двигателя является постройка такого агрегата, который будет «выдавать» необходимую мощность и крутящий момент без увеличения объема камеры сгорания.

Решить задачу позволяет принудительное нагнетание воздуха в цилиндры под давлением. Для нагнетания воздуха на многих ДВС используется турбонаддув, еще одним решением является компрессор (нагнетатель механический). В этой статье мы рассмотрим, как устроен и работает автомобильный компрессор на двигатель, а также какие плюсы и минусы имеет компрессорный двигатель.

Содержание статьи

Компрессор на атмосферный двигатель

Начнем с того, что установка компрессора (нагнетателя) во впускной системе двигателя позволяет добиться подачи нужного количества воздуха для сжигания большего количества топлива. Если просто, компрессор-устройство, которое способно создать на выходе давление, которое будет больше атмосферного.

С этой задачей справляются как обычные механические нагнетатели, так и турбокомпрессор. При этом главным отличием турбонагнетателя от компрессора является то, что турбокомпрессор раскручивается за счет выхлопных газов, в то время как механический компрессор приводится от коленвала двигателя.

Как за счет компрессора происходит увеличение мощности двигателя

Атмосферный двигатель внутреннего сгорания осуществляет забор воздуха снаружи в тот момент, когда поршень в цилиндре движется вниз и создается разрежение, в результате чего воздух засасывается в камеру сгорания. Количество поступающего воздуха физически ограничено рабочим объемом, который имеет цилиндр и камера сгорания. После этого воздух смешивается с топливом в определенных пропорциях, после чего заряд (топливно-воздушная смесь) сгорает в цилиндрах.

Казалось бы, чтобы увеличить мощность мотора, нужно подать больше топлива, однако на самом деле это не так. Если просто, избыток топлива приведет к тому, что без соответствующего количества воздуха горючее не будет эффективно сгорать. Получается, чтобы сжечь больше топлива, нужно одновременно подать большее количество воздуха.

Если учесть, что объем двигателя не меняется, тогда воздух нужно подавать принудительно под давлением. Это и есть главная задача компрессора. Компрессоры создают давление во впуске, нагнетая воздух в цилиндры. В этом случае остается только впрыснуть больше топлива, после чего такая смесь эффективно горит и отдает энергию поршню. На практике, нагнетатель способен поднять мощность мотора на 35-45%, отмечается около 30% процентов прироста крутящего момента по сравнению с точно таким же атмосферным аналогом.

Механический нагнетатель: устройство компрессора на двигатель автомобиля и принцип работы

Как уже было сказано выше, механические компрессоры приводятся в действие от коленчатого вала. Чаще всего для этого используется приводной ремень. Что касается компрессора, в его основе лежит ротор, который создает давление воздуха.

При этом компрессор должен вращаться быстрее коленвала ДВС. Для этого ведущая шестерня  изготавливается большей по размеру, чем шестерни компрессора. Компрессор вращается с частотой около 50 тыс. об/мин., поднимая давление PSI с 6 до 9 до дюймов на квадратный дюйм. С учетом того, что атмосферное давление составляет около 14.7 фунтов на квадратный дюйм, компрессор увеличивает подачу воздуха фактически в половину.

Добавим, что воздух, нагнетаемый под давлением, сильно сжимается и нагревается, теряя свою плотность. Простыми словами, чем меньше плотность, тем меньшее количество воздуха получится подать в цилиндры. Чтобы увеличить количество воздуха, его дополнительно следует охладить перед подачей во впуск.

За охлаждение отвечает интеркулер, который бывает воздушным и жидкостным. Интеркулеры представляют собой радиатор, куда попадает горячий сжатый воздух после выхода из компрессора для охлаждения.

Виды механических компрессоров

Механические компрессоры, которые устанавливаются на двигатель внутреннего сгорания:

  • роторный компрессор,
  • двухвинтовой нагнетатель;
  • центробежный компрессор;

Основные отличия заключаются в том,  как реализована подача воздуха. Компрессор роторный и двухвинтовой имеют в своем устройстве разные типы кулачковых валов. Центробежный нагнетатель оборудован крыльчаткой, которая затягивает воздух вовнутрь. Также отметим, что в зависимости от размеров и типа нагнетателя напрямую зависит его эффективность.

  • Например, роторные компрессоры обычно имеют большие размеры и ставятся сверху на двигатель. В основе лежит большой ротор. При этом данное решение отличается меньшей эффективностью, чем аналоги, так как вес автомобиля сильно увеличивается и создается прерывистый поток воздуха со «всплесками», а не постоянный и стабильный.
  • Двухвинтовой компрессор работает по принципу проталкивания воздуха через пару меньших по размеру роторов, похожих на червячную передачу. В результате работы воздух попадает в полости между лопастями роторов. Затем воздух сжимается внутри корпуса роторов.

Эффективность такого решения выше, однако стоимость нагнетателя боле высокая, конструкция сложнее и менее ремонтопригодна. Также двухвинтовой компрессор шумный, необходимо глушить характерный свист выходящего под давлением воздуха при помощи дополнительных решений.

  • Если рассматривать центробежный компрессор, это решение отличается от аналогов наличием крыльчатки, которая похожа на ротор. Крыльчатка сильно раскручивается, подавая воздух в корпус компрессора. При этом за крыльчаткой воздух движется с высокой скоростью, но еще находится под низким давлением.

Чтобы поднять давление, воздух проходит через диффузор. Указанный диффузор представляет собой лопатки, расположенные вокруг крыльчатки. В результате поток воздуха  после прохождения через диффузор начинает двигаться с малой скоростью, но уже под высоким давлением. Такой компрессор самый эффективный, легкий и небольшой по размерам. Их можно установить перед мотором, а не на двигателе сверху.

Преимущества и недостатки компрессора на двигатель

Итак, начнем с очевидных плюсов. Прежде всего, это увеличение мощности двигателя. Также следует выделить относительную простоту и дешевизну монтажа с минимальными переделками впускной системы по сравнению с установкой турбонаддува. Еще следует выделить отсутствие турбоямы благодаря прямой связи механического нагнетателя с коленвалом.

При этом компрессоры в зависимости от типа могут демонстрировать разную эффективность. Одни дают ощутимый прирост мощности на «низах» (коленвал вращается с небольшой частотой), тогда как другие  увеличивают мощность на средних и высоких оборотах. Как правило, роторный компрессор и двухвинтовой рассчитан на низкие обороты,  центробежные компрессоры хорошо работают на высоких.

  • Теперь перейдем к недостаткам компрессоров. Главным минусом принято считать отбор мощности у двигателя, так как компрессор приводится от коленвала. На практике компрессор забирает до 20% мощности мотора. Получается, общая прибавка до 50% в реальности является  фактическим увеличением мощности на 25-30%.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как устроен турбонаддув. Из этой статьи вы узнаете об устройстве турбины и принципах работы данного решения, а также какую мощность обеспечивает турбина на двигателе.

Также установка компрессора означает, что двигатель начинает испытывать более высокие нагрузки. Такой мотор должен быть изготовлен с использованием рассчитанных на такие увеличенные нагрузки частей, что позволяет реализовать необходимый запас прочности.

В результате изготовление такого ДВС получается более затратным, автомобиль с компрессором стоит изначально дороже атмосферных версий. Еще нужно учитывать, что компрессор также нуждается в обслуживании, что увеличивает общие расходы на содержание ТС.

Читайте также

Что такое компрессор? Роль компрессора в работе двигателя автотомобиля

Компрессором называют любое приспособление, которое предназначено для сжатия и подачи воздуха, а также других газов под давлением. Где используется это устройство?

Автомобильные инженеры, создатели гоночных авто и просто любители скорости все время работают над увеличением мощности двигателей. Одним из способов ее увеличения есть строительство мотора большого внутреннего объема, но большие двигатели много весят и кроме того затраты на их производство и содержание очень высоки.

Фото. ProCharger D1SC – центробежный компрессор

Второй способ увеличения интенсивности двигателя – это создание агрегата стандартного размера, но более эффективного в использовании. Более эффективной отдачи можно добиться при нагнетании большего объема воздуха в камеру сгорания, которое позволяет подать в цилиндр больше топлива, а значит достичь большей мощности за счет высокого давления и соответственно сильного выброса газа. Именно компрессор, который также называют нагнетателем, позволяет усилить подачу воздуха и увеличить мощность двигателя.

Кроме компрессора существует еще турбокомпрессор. Отличия между этими двумя устройствами состоят в способе извлечения энергии. Обычный компрессор приводится в действие энергией, которая передается от коленчатого вала мотора через ременный или цепной привод механическим путем. Что касается турбокомпрессора, то она работает благодаря сжатому потоку выхлопных газов, вращающих турбину.

Как работает компрессор

Для того чтобы понять как работает данный механизм, рассмотрим схему работы обычного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. С движением вниз поршня создается разрежение воздуха, который под действием атмосферного давления поступает в камеру сгорания. После поступления воздуха в двигатель он объединяется с топливной смесью и создает заряд, который можно трансформировать в полезную кинетическую энергию в результате горения. Горение создает свеча зажигания. Как только происходит реакция окисления топлива, выбрасывается большой объем энергии. Сила этого взрыва приводит в движение поршень, а сила этого движения поступает на колеса, заставляя их вращаться.

Более плотный поток топливно-воздушной смеси в заряд будет создавать более сильные взрывы. Но стоит понимать, что для сжигания конкретного количества топлива требуется определенное количество кислорода. Правильным считается соотношение: 14 частей воздуха к 1 части атмосферного воздуха. Эта пропорция имеет очень большое значение для эффективной работы силового агрегата автомобиля и выражает собой правило: “для того чтобы сжечь больше топлива нужно подать больше воздуха”.

В этом и состоит работа компрессора. Он сжимает воздух на входе в двигатель, позволяя наполнять двигатель большому его количеству и создавать повышение давления. Вместе с этим в двигатель может поступать большее количество топлива, вызывая увеличение мощности. В среднем компрессор прибавляет 46% мощности и 31% крутящего момента.

Механический нагнетатель запускается с помощью приводного ремня, обернутого вокруг шкива, который подключен к ведущей шестерне. Ведущая шестерня привод в движение шестерню нагнетателя. Ротор компрессора впускает воздух, сжимает его и вбрасывает во впускной коллектор. Скорость вращения компрессора составляет 50 – 60 тысяч оборотов в минуту. В результате нагнетатель увеличивает подачу воздуха в двигатель машины примерно на 50%.

Так как горячий воздух сжимается, он теряет свою плотность и не может сильно расшириться во время взрыва. В этом случае он не может отдать столько же энергии, сколько производится при возгорании свечой зажигания более прохладной топливно-воздушной смеси. Можно сделать вывод, что для того чтобы нагнетатель работал с максимальной отдачей сжатый воздух на выходе из устройства должен быть охлажден. Процессом охлаждения воздуха занимается интеркулер. Горячий воздух охлаждается в трубках интеркулера с помощью холодного воздуха или холодной жидкости, в зависимости от вида механизма. Снижение температуры воздуха, увеличивая его плотность, делает сильнее заряд, который поступает в камеру сгорания.

Виды компрессоров

Компрессоры бывают трех видов: двухвинтовые, роторные и центробежные. Основное отличие между ними состоит в способе подачи воздуха во впускной коллектор автомобильного двигателя.

Двухвинтовой компрессор

Двухвинтовый нагнетатель состоит из двух роторов, внутри которых циркулирует воздух. Эта конструкция создает много шума в виде свиста сжатого воздуха, который приглушают специальными методами шумоизоляции двигателя.

Фото. Двухвинтовой компрессор

Роторный компрессор

Роторный нагнетатель расположен, как правило, в верхней части автомобильного двигателя и состоит из вращающихся кулачковых валов, которые перемещают атмосферный воздух во впускной коллектор. Он имеет большой вес и значительно утяжеляет вес транспортного средства. Кроме того, воздушный поток в данном виде компрессора имеет прерывистую структуру, что делает его наименее эффективным по сравнению с другими видами компрессоров.

Фото. Роторный компрессор

Центробежный компрессор

Центробежный нагнетатель – наиболее эффективен для принудительного повышения давления внутри двигателя машины. Он представляет собой крыльчатку, вращающуюся с огромной силой и нагнетающую воздух в небольшой корпус компрессора. Центробежная сила выталкивает воздух к краю крыльчатки, заставляя его с огромной скоростью покидать ее полость. Маленькие лопатки, расположенные вокруг крыльчатки преобразуют высокоскоростной поток воздуха с низким давлением в низкоскоростной поток с высоким давлением.

Фото. Центробежный компрессор

Достоинства компрессора

Основным достоинством компрессора является, естественно, увеличение мощности двигателя транспортного средства. Эксперты считают механические нагнетатели несколько лучше турбированных, потому что двигатели, оборудованные ими, не имеют задержки реакции в ответ на нажатие водителем педали газа, потому что механические компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя. Турбокомпрессоры в свою очередь подвержены отставанию, так как выхлопные газы набирают скорость нужную для раскручивания турбин лишь после истечения некоторого времени.

Недостатки двигателей

Так как компрессор запускается с помощью коленчатого вала мотора, это немного уменьшает мощность силового агрегата. Компрессор увеличивает нагрузку двигателя, поэтому последний должен быть крепким настолько, чтобы выдерживать сильные взрывы в камере сгорания. Современные автопроизводители учитывают это условие и создают более сильные узлы для моторов, предназначенных для работы в паре с компрессором, что повышает стоимость автомобиля, а также стоимость его технического обслуживания.

В целом нагнетатели – это наиболее эффективный способ добавить двигателю транспортного средства лошадиных сил или мощности другими словами. Компрессор может добавить от 50 до 100% мощности, поэтому его часто устанавливают на свои авто гонщики и приверженцы высокоскоростной езды.

Компрессор Remeza ВК 40-15 ДВС УТ-00000229 — цена, отзывы, характеристики, фото

Компрессор Remeza ВК 40-15 ДВС УТ-00000229 относится к технике профессионального класса и подойдет для эксплуатации в производстве. Данная модель имеет осушитель для выработки качественного воздуха, а также оснащена частотным преобразователем.

Компрессор используется в сфере промышленности, является высокопроизводительной моделью. Оснащен простой панелью управления с кнопкой аварийной остановки двигателя

Простота управления и контроля
Панель управления с манометром для легкого контроля и управления компрессором.

Преимущества
  • Компрессор Remeza ВК 40-15 ДВС УТ-00000229 выполнен в прочном корпусе
  • Низкий уровень шума
  • Стабильная работа
  • Длительный срок службы винтовой пары
  • Высокая производительность
  • Наличие предохранительного клапана для защиты маслосборника от превышения давления
  • Многофункциональный контроллер
  • Наличие масляного фильтра предотвращает попадание твердых частиц на рабочие поверхности винтов и подшипников
  • Наличие манометра для контроля давления воздуха на выходе компрессорной установки и отсутствия избыточного давления в сети при выключенном компрессоре
  • Легкий доступ ко всем узлам агрегата в случае обслуживания или ремонта
  • Подходит для промышленных целей
  • Надежность
  • Частотный преобразователь
  • Наличие осушителя для выработки более качественного воздуха
  • Устойчивость во время работы
Комплектация
  • Компрессор
  • Осушитель
  • Частотный преобразователь
  • Руководство по эксплуатации
  • Упаковка
Произведено
  • Беларусь — родина бренда

Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

Указанная информация не является публичной офертой

Полезная информация о воздушных компрессорах: типы, принцип действия

На этой странице представлена полезная информация о воздушных компрессорах. Вы узнаете о типах, принципе действия, областях применения.

Выбрать компрессор вы можете на странице нашего каталога >>>

Типы устройств:

1б. Компрессор газовый

Любой газ, кроме азота, имеет отличные от воздуха физические и химические свойства, поэтому компрессоры, предназначенные для сжатия газов, проектируют с учетом этих свойств, и называют газовыми компрессорами.

Типичные газы, для которых конструируются газовые компрессоры: азот (чистый), аргон, гелий, водород, углекислый газ, аммиак, метан (и его природные смеси), кислород, ацетилен, пропан-бутановые смеси, элегаз и др.

Например, пищевая промышленность активно использует азот и углекислый газ для создания инертной среды хранения продуктов, а так же углекислый газ для сатурации напитков. Горная промышленность требует азот для систем подземного пожаротушения. Специальные газовые компрессоры сжимают метан или пропан-бутановую смесь в качестве топлива. Кислород требуется в металлургии при конверторной плавке стали и в медицине. Аргон используется в технологических процессах в качестве инертной среды и при аргоновой сварке, гелий — в тестах на герметичность. А химическая промышленность использует газовые компрессоры для совершенно различных газов.

Выбрать газовый компрессор сложнее чем воздушный. Поэтому подбор газового компрессора лучше осуществлять после консультации с нашими специалистами.

Поршневой компрессор Reavel позволяет сжимать наиболее распространенные газы. Данная установка адаптиварана для сжатия водорода

Генератор азота CompAir выделяет азот из воздуха методом короткоцикловой адсорбции

2.

По конечному давлению

По конечному давлению компрессоры условно делят на:
— газодувки или воздуходувки — до 1 атм
— низкого давления — от 2 до 12 атм
— среднего давления — от 12 до 100 атм
— высокого давления — от 100 до 1000 атм
— сверхвысокого давления, предназначенные для сжатия газа выше 1000 атм.

Как правило, для обеспечения заводской сети сжатым воздухом применяются устройства с конечным давлением 7,5-10 атм. Поэтому иногда термин «Компрессоры высокого давления» применяется для компрессоров свыше 10 атм.

3. По принципу действия

По принципу сжатия воздуха компрессорные установки делятся на:
— динамические
— объемные.

В машинах динамического действия вращающееся рабочее колесо с лопатками разгоняет поток газа, который после тормозится в диффузоре, что приводит к увеличению давления. К динамическому типу относятся в первую очередь центробежные турбокомпрессоры. Центробежные компрессоры достаточно компактны, малошумны, имеют хороший кпд (только в узком диапазоне производительности), но имеют плохие регулировочные свойства. Мощность центробежных агрегатов начинается от сотен киловатт.

В устройствах объёмного действия давление нагнетается в результате изменения объёма рабочей камеры. Объемные компрессоры по конструктивной схеме в свою очередь делятся на:

  • винтовые
  • поршневые
  • спиральные
  • роторно-пластинчатые
  • мембранные.

Также к этому типу относятся роторные воздуходувки типа Рутс.

Наибольшее применение в машинах объемного принципа действия нашли поршневые и винтовые компрессоры.

Поршневые компрессоры

Поршневой воздушный компрессор изобретен в середине XVII века, и с тех пор активно эксплуатируется в различных отраслях промышленности. Принцип действия поршневых компрессоров основан на всасывании и нагнетании воздуха посредством поступательного движения поршня. Всасывание и нагнетание контролируется обратными клапанами. Использование нескольких ступеней сжатия с промежуточным охлаждением позволяет достигать высокого давления воздуха (газа),что является одним из преимуществ. Также данные устройства позволяют осуществлять сжатие технических газов. Диапазон поршневых компрессоров начинается с дешевых бытовых воздушных компрессоров и заканчивается огромными промышленными агрегатами мощностью в несколько мегаватт.

Винтовые компрессоры

Винтовой воздушный компрессор изобретен сравнительно недавно (запатентован в XX веке). Процесс сжатия происходит внутри камеры, образующейся между поверхностями вращающихся в противоположную сторону винтов (роторов) и стенками корпуса винтового блока. Камеры сжатия по мере вращения винтов постепенно уменьшается. Внутри винтового блока ведущий винт передает вращение ведомому. Масло, поступающее в винтовой блок, позволяет винтам избежать прямого контакта и, соответственно, страхует от повреждения. Помимо смазки, масло также уплотняет зазоры в винтовом блоке и осуществляет функцию теплоотвода, что является существенным, так как большая часть энергии сжатия превращается в тепло. Данная технология сжатия получила широкое распространение в промышленных агрегатах от нескольких киловатт до нескольких сотен киловатт.

Преимущества:

  • низкий уровень вибрации и шума
  • большой срок эксплуатации
  • хорошие возможности регулирования производительности при относительно низких затратах энергии
  • относительно невысокая стоимость владения
  • возможность эксплуатации при непрерывной долговременной нагрузке
  • простота технического обслуживания
  • относительно небольшие габариты и масса и др.

Элемент сжатия в роторно-пластинчатых компрессорах состоит из ротора с пазами, в которых свободно перемещаются пластины, статора и боковых крышек. Благодаря несоосности осей ротора и статора, объем камер сжатия, образуемых соседними пластинами, уменьшается.

В спиральных компрессорах камеры сжатия образуются между неподвижным и подвижным спиральными элементами.

Мембранные компрессоры не имеют подвижных частей в камере сжатия, объем меняется благодаря прогибу мембраны. Мембранные компрессоры способны сжимать очень агрессивные газы, а также достигать сверхвысоких давлений.

Как видно, в диапазоне, где обычно работает промышленный компрессор, у заказчика есть выбор купить компрессор поршневой, винтовой, роторно-пластинчатый и др. Каждая конструктивная схема обладает своими особенностями, которые надо учесть.

Компрессионные элементы различных типов компрессоров

Поршневая
голова

Винтовой
блок

Блок подвижных и неподвижных спиралей

Ротор c пластинами
и статор

Мембранный
блок

Турбина

Блок с трехкулачковыми роторами

4.

Маслосмазываемые и безмасляные

Компрессор воздушный (реже газовый), в котором сжимаемый воздух (газ) не контактирует со смазочным маслом, тем самым им не загрязняясь, называют безмасляным. В противоположность, остальные компрессоры называются маслосмазываемые или маслозаполненные.

В пищевой и фармацевтической промышленности кроме пневмоавтоматики специальные безмасляные воздушные компрессоры используются в ситуациях, где присутствует (штатно или аварийно) контакт воздуха с продуктом: барботаж жидких компонентов, транспорт порошкообразных компонентов или продукта. Современный стандарт GMP (Good Manufacturing Practice) требует использования на фармацевтических предприятиях только безмасляного воздуха.

Еще более критично использование безмасляных воздушных компрессоров в медицине, где сжатый воздух приводит в действии стоматологическое и хирургическое оборудование.

На поршневые безмасляные агрегаты устанавливаются цилиндры, способные работать на сухом ходу (без подачи смазочного масла). Так же необходимым элементом поршневого безмасляного компрессора является фонарь — открытая камера, исключающая заброс масла по штоку из камеры кривошипно-шатунного механизма в камеру сжатия. Безмасляные поршневые промышленные компрессоры дороже маслосмаазываемых поршневых промышленных компрессоров. Но если сравнивать в категории мелких бытовых поршневых компрессоров, то часто здесь безмасляные поршневые компрессоры дешевле маслосмазываемых, т.к. «безмасляность» вызвана удешевлением конструкции в ущерб ресурсу.

Конструкции безмасляных винтовых промышленных компрессоров заметно отличаются от маслосмазываемых. Безмасляные бывают двух типов: сухого сжатия и с водяным впрыском.

В безмасляных винтовых компрессорах сухого сжатия масло в винтовой блок не поступает, поэтому передача вращения осуществляется через шестеренчатый привод, осуществляющий одновременное вращение роторов. Вследствие того, что тепло не отводится, степень сжатия не может быть высокой (3,5 бар). Для увеличения давления используют промежуточный охладитель и вторую ступень сжатия, что позволяет достичь 10 бар. Специальный шестеренчатый привод и двухступенчатое сжатие существенно влияют на цену, которая значительно превышает стоимость маслозаполненных устройств. В безмасляных винтовых компрессорах с водяным впрыском камеры сжатия образуются между единственным ротором, двумя уплотняющими колесами блока и корпусом блока. Благодаря отличному теплоотводу у этих компрессоров одна степень сжатия и даже отсутствует концевой охладитель.

Турбокомпрессоры, мембранные и спиральные промышленные компрессоры всегда являются безмасляными.

Выбор между масляным и безмасляным компрессором неоднозначен. Иногда, вполне достаточно купить компрессор маслосмазываемый вместо изначально запрашиваемого безмасляного, но обязательно снабдив его комплектом дополнительных фильтров для очистки от масла.

Получение безмаслянного воздуха в устройствах различных типов

5. По компоновке

Часто именно соответствие компоновки является решающим аргументом для того, чтобы заказать компрессор того или иного типа. Газовые или воздушные компрессоры по компоновке можно условно разделить на:

5.1. По степени автономности
— стационарные – обычно это промышленные агрегаты с электроприводом
— передвижные на шасси, буксируемые и возимые – обычно дизельные установки
— автономные компрессорные станции – обычно это промышленные компрессоры с системой подготовки воздуха, смонтированные в контейнере.

5.2. По типу привода
— от электродвигателя (электрические воздушные компрессоры 380в или 220в)
— от двигателя внутреннего сгорания
— от гидравлических систем
— от вала отбора мощности и др.

5.3. По числу ступеней сжатия:
— одноступенчатые
— двухступенчатые
— многоступенчатые.

5.4. По применяемой системе охлаждения:
— воздушного охлаждения
— жидкостного охлаждения.

5.5. По комплектации: с ресивером, с осушителем, со с встроенными фильтрами, с электронным контроллером, с частотным приводом и пр.

Различные варианты исполнения

Чтобы увидеть товары – перейдите на страницу нашего каталога >>>

Винтовой компрессор Remeza ВК 25 15 500 ДВС

ООО Инновационные строительные технологии

ЗАО Магна Технопласт

ООО Интеллект Дриллинг Сервисиз

ООО Сириус

ТагАЗ

ООО ПРОМГАЗ

Петроинжиниринг

Сельхозлидер

Альфа-Дент

ООО Протон

ТЗГО и А

ООО БашРТС

ГК Металл Профиль

Объединение ВИП КЛАСС

Нефтемагистраль

Компания Проминдустрия

Газпром Тула

ГП ГИРД

Как работает воздушный компрессор

Несколько лет назад в магазинах было обычным делом иметь центральный источник энергии, который приводил в действие все инструменты через систему ремней, колес и приводных валов. Электроэнергия передавалась по рабочему пространству с помощью механических средств. Хотя ремни и валы могут исчезнуть, многие магазины по-прежнему используют механическую систему для перемещения энергии по цеху. Он основан на энергии, хранящейся в воздухе, находящемся под давлением, а сердцем системы является воздушный компрессор.

Вы найдете воздушные компрессоры, которые используются в самых разных ситуациях — от угловых заправочных станций до крупных производственных предприятий.И все больше и больше воздушных компрессоров находят применение в домашних мастерских, подвалах и гаражах. Модели, рассчитанные на любую работу, от надувных игрушек для бассейнов до электроинструментов, таких как гвозди, шлифовальные машины, дрели, ударные ключи, степлеры и краскопульты, теперь доступны в местных домашних центрах, у дилеров инструментов и в каталогах по почте.

Большим преимуществом пневмоэнергетики является то, что для каждого инструмента не нужен собственный громоздкий двигатель. Вместо этого один двигатель компрессора преобразует электрическую энергию в кинетическую.Это позволяет создавать легкие, компактные, простые в обращении инструменты, которые работают бесшумно и содержат меньше изнашиваемых деталей.

Типы воздушных компрессоров

Хотя существуют компрессоры, в которых для создания давления воздуха используются вращающиеся рабочие колеса, компрессоры объемного действия более распространены и включают модели, используемые домовладельцами, деревообработчиками, механиками и подрядчиками. Здесь давление воздуха увеличивается за счет уменьшения размера пространства, содержащего воздух.Большинство компрессоров, с которыми вы столкнетесь, выполняют эту работу с возвратно-поступательным поршнем.

Как и небольшой двигатель внутреннего сгорания, обычный поршневой компрессор имеет коленчатый вал, шатун и поршень, цилиндр и головку клапана. Коленчатый вал приводится в движение электродвигателем или газовым двигателем. Хотя есть небольшие модели, которые состоят только из насоса и двигателя, большинство компрессоров имеют воздушный резервуар для удержания количества воздуха в пределах заданного диапазона давления. Сжатый воздух в резервуаре приводит в движение пневматические инструменты, а мотоцикл включается и выключается, чтобы автоматически поддерживать давление в резервуаре.

В верхней части цилиндра вы найдете головку клапана, которая удерживает впускной и выпускной клапаны. Оба являются просто тонкими металлическими заслонками — одна установлена ​​под ней, а другая — наверху тарелки клапана. По мере того, как поршень движется вниз, над ним создается разрежение. Это позволяет наружному воздуху при атмосферном давлении открыть впускной клапан и заполнить область над поршнем. Когда поршень движется вверх, воздух над ним сжимается, удерживает впускной клапан закрытым и толкает выпускной клапан. Воздух движется из выпускного отверстия в резервуар.С каждым ходом в бак поступает больше воздуха, и давление повышается.

Типичные компрессоры выпускаются в 1- или 2-цилиндровом исполнении, в зависимости от требований к оборудованию, которое они приводят в действие. На уровне домовладельца / подрядчика большинство двухцилиндровых моделей работают так же, как и одноцилиндровые, за исключением того, что на один оборот приходится два хода, а не один. Некоторые коммерческие 2-цилиндровые компрессоры представляют собой 2-ступенчатые компрессоры: один поршень нагнетает воздух во второй цилиндр, что дополнительно увеличивает давление.

Компрессоры

используют реле давления для остановки двигателя, когда давление в баллоне достигает заданного предела — около 125 фунтов на квадратный дюйм для многих одноступенчатых моделей.Однако в большинстве случаев такое давление не требуется. Следовательно, в воздуховоде будет регулятор, который вы настроите в соответствии с требованиями к давлению используемого вами инструмента. Манометр перед регулятором контролирует давление в баллоне, а манометр после регулятора контролирует давление в воздушной линии. Кроме того, в баке есть предохранительный клапан, который открывается при выходе из строя реле давления. Реле давления может также включать разгрузочный клапан, который снижает давление в баллоне при выключенном компрессоре.

Многие компрессоры с шарнирно-поршневыми поршнями смазываются маслом. То есть они имеют масляную ванну, которая смазывает подшипники и стенки цилиндра разбрызгиванием при вращении кривошипа. Поршни имеют кольца, которые помогают удерживать сжатый воздух наверху поршня и удерживают смазочное масло от воздуха. Однако кольца не совсем эффективны, поэтому некоторое количество масла попадет в сжатый воздух в виде аэрозоля.

Наличие масла в воздухе не обязательно является проблемой. Многие пневмоинструменты требуют смазки, и встроенные масленки часто добавляются для повышения равномерности подачи к инструменту.С другой стороны, эти модели требуют регулярных проверок масла, периодической замены масла, и они должны работать на ровной поверхности. Прежде всего, есть некоторые инструменты и ситуации, в которых требуется безмасляный воздух. Распыление масла в воздушном потоке вызовет проблемы с отделкой. Многие новые инструменты для деревообработки, такие как гвоздезабиватели и шлифовальные машинки, не содержат масла, поэтому нет никаких шансов загрязнить деревянные поверхности маслом. В то время как решения проблемы воздушного масла включают использование маслоотделителя или фильтра в воздушной линии, лучше использовать безмасляный компрессор, в котором вместо масляной ванны используются подшипники с постоянной смазкой.

Разновидностью поршневого компрессора автомобильного типа является модель, в которой используется цельный поршень / шатун. Поскольку пальца отсутствует, поршень наклоняется из стороны в сторону, когда эксцентриковая шейка вала перемещает его вверх и вниз. Уплотнение вокруг поршня поддерживает контакт со стенками цилиндра и предотвращает утечку воздуха.

Там, где потребность в воздухе невысока, может быть эффективен диафрагменный компрессор. В этой конструкции мембрана между поршнем и камерой сжатия изолирует воздух и предотвращает утечку.

Мощность компрессора
Одним из факторов, используемых для определения мощности компрессора, является мощность двигателя. Однако это не лучший показатель. Вам действительно нужно знать количество воздуха, которое компрессор может подавать при определенном давлении.

Скорость, с которой компрессор может подавать объем воздуха, указывается в кубических футах в минуту (куб. Поскольку атмосферное давление играет роль в скорости движения воздуха в цилиндр, куб.футов в минуту будет изменяться в зависимости от атмосферного давления.Он также зависит от температуры и влажности воздуха. Чтобы установить равные условия игры, производители рассчитывают стандартные кубические футы в минуту (scfm) как кубические футы в минуту на уровне моря при температуре воздуха 68 градусов по Фаренгейту и относительной влажности 36%. Значения стандартных кубических футов в минуту приведены для конкретного давления — 3,0 кубических футов в минуту при 90 фунтах на кв. Дюйм, например. Если вы уменьшите давление, scfm повышается, и наоборот.

Вы также можете встретить рейтинг, называемый смещением куб.футов в минуту. Эта цифра является произведением рабочего объема цилиндра и числа оборотов двигателя. По сравнению с scfm, он обеспечивает показатель эффективности компрессорного насоса.

Номинальные значения кубических футов в минуту и ​​фунтов на квадратный дюйм важны, поскольку они указывают на инструменты, которыми может управлять конкретный компрессор. Выбирая компрессор, убедитесь, что он может подавать то количество воздуха и давление, которое необходимо вашим инструментам.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

двигатель внутреннего сгорания | Определение и факты

Двигатель внутреннего сгорания , любое из группы устройств, в которых реагенты сгорания (окислитель и топливо) и продукты сгорания служат рабочими жидкостями двигателя. Такой двигатель получает энергию за счет тепла, выделяемого при сгорании непрореагировавших рабочих жидкостей, топливно-окислительной смеси. Этот процесс происходит внутри двигателя и является частью термодинамического цикла устройства.Полезная работа, создаваемая двигателем внутреннего сгорания (ВС), является результатом воздействия горячих газообразных продуктов сгорания на движущиеся поверхности двигателя, такие как поверхность поршня, лопатка турбины или сопло.

Британская викторина

Изобретатели и изобретения

Наши самые ранние человеческие предки изобрели колесо, но кто изобрел шарикоподшипник, уменьшающий трение вращения? Позвольте колесам в вашей голове крутиться, проверяя свои знания об изобретателях и их изобретениях в этой викторине.

Двигатели внутреннего сгорания являются наиболее широко применяемыми и широко используемыми энергогенерирующими устройствами из существующих в настоящее время. Примеры включают бензиновые двигатели, дизельные двигатели, газотурбинные двигатели и ракетные двигательные установки.

автомобильный плуг

Железный колесный «Фордсон» Генри Форда был представлен в 1907 году и приводился в движение двигателем внутреннего сгорания.

© Everett Historical / Shutterstock.com

Двигатели внутреннего сгорания делятся на две группы: двигатели непрерывного сгорания и двигатели периодического сгорания.Двигатель непрерывного сгорания характеризуется постоянным поступлением топлива и окислителя в двигатель. Внутри двигателя (например, реактивного двигателя) поддерживается стабильное пламя. Двигатель прерывистого сгорания характеризуется периодическим воспламенением воздуха и топлива и обычно называется поршневым двигателем. Дискретные объемы воздуха и топлива обрабатываются циклически. Бензиновые поршневые двигатели и дизельные двигатели являются примерами этой второй группы.

бензиновые двигатели

Типы бензиновых двигателей включают (A) двигатели с оппозитными поршнями, (B) роторные двигатели Ванкеля, (C) рядные двигатели и (D) двигатели V-8.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Двигатели внутреннего сгорания можно разделить на ряд термодинамических явлений. В двигателе непрерывного сгорания термодинамические явления происходят одновременно, поскольку окислитель, топливо и продукты сгорания постоянно проходят через двигатель. В двигателе прерывистого сгорания, напротив, события происходят последовательно и повторяются для каждого полного цикла.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

За исключением ракет (как твердотопливных ракетных двигателей, так и жидкостных ракетных двигателей), двигатели внутреннего сгорания заглатывают воздух, затем либо сжимают воздух и подают топливо в воздух, либо подают топливо и сжимают топливно-воздушную смесь. Затем, как и во всех двигателях внутреннего сгорания, сжигается топливно-воздушная смесь, работа извлекается из расширения горячих газообразных продуктов сгорания, и в конечном итоге продукты сгорания выбрасываются через выхлопную систему. Их работа может отличаться от работы двигателей внешнего сгорания (например, паровых двигателей), в которых рабочая жидкость не вступает в химическую реакцию, а выигрыш энергии достигается исключительно за счет передачи тепла рабочему телу посредством теплообменника.

Пневматические двигатели

Часть воздуха, забираемого ТРДД (вверху), поступает в компрессор; остальное обходит главный двигатель. В турбовинтовых двигателях (внизу) горячие газы приводят в действие турбину, которая приводит в действие компрессор и воздушный винт и обеспечивает реактивную тягу.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Наиболее распространенным двигателем внутреннего сгорания является четырехтактный бензиновый двигатель с однородным зарядом и искровым зажиганием. Это связано с его выдающимися характеристиками в качестве основного двигателя в отрасли наземного транспорта. Двигатели с искровым зажиганием также используются в авиационной промышленности; однако авиационные газовые турбины стали основным двигателем в этом секторе из-за того, что авиационная промышленность делает упор на дальность полета, скорость и комфорт пассажиров. Сфера двигателей внутреннего сгорания также включает такие экзотические устройства, как сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД), такие как те, которые предлагаются для гиперзвуковых самолетов, и сложные ракетные двигатели и двигатели, такие как те, что используются на космических челноках США и других космических аппаратах.

Переделка серийно выпускаемых двигателей внутреннего сгорания Количественная оценка стоимости и использования недорогих поршневых двигателей внутреннего сгорания для модульных приложений в энергетической и химической промышленности

Абстрактные

Этот тезис предполагает, что поршневые двигатели внутреннего сгорания могут помочь расчистить путь для преобразований в энергетической, химической и нефтеперерабатывающей отраслях, что сродни переходу компьютерных технологий, произошедшему с переходом от больших мэйнфреймов к маленьким персональным компьютерам и большим фермам , модульные процессоры. Этот тезис обеспечивает математическую основу, многомерную оптимизацию, экспериментальные результаты, модель двигателя и технико-экономическую оценку, и все это направлено на количественную оценку ценности перепрофилирования поршневых двигателей внутреннего сгорания для новых применений в модульных маломасштабных технологиях, в частности для систем энергетики и химического машиностроения. Многие отрасли химического машиностроения и энергетики сосредоточили свое внимание на увеличении размеров отдельных единиц и централизации производства. Эта концепция «больше — лучше» затрудняет развитие и внедрение изменений.Большие системы часто проектируются с длительным сроком службы, медленно внедряют инновации и требуют больших первоначальных инвестиционных затрат. Преодоление этого цикла необходимо для содействия изменениям, особенно быстро происходящим в энергетике и химической промышленности. Способность развиваться в течение всего срока службы системы обеспечивает конкурентное преимущество в области, в которой преобладает большое и часто очень старое оборудование, которое не может реагировать на изменение технологий. Этот тезис особо подчеркивает ценность небольших серийных поршневых двигателей внутреннего сгорания, модернизированных для участия в разработке неавтомобильных систем.Применения являются нетрадиционными и связаны, во-первых, с наблюдением, что двигатели внутреннего сгорания после нормализации по выходной мощности в сто раз дешевле обычных крупных электростанций. Это несоответствие стоимости побудило взглянуть на законы масштабирования, чтобы определить, может ли масштабирование как по размеру отдельных единиц, так и по количеству произведенных единиц предсказать разницу в два порядка, представленную здесь. В этой диссертации впервые представлен математический анализ масштабирования с комбинацией как изменения размера отдельных единиц, так и изменения общего количества произведенных единиц.Различные пути достижения определенной совокупной мощности анализируются и показывают, что общие затраты зависят от пути и варьируются в зависимости от размера и количества произведенных единиц. Однако выявленная зависимость от траектории довольно слабая, и для всех практических приложений лежащие в основе законы масштабирования кажутся неизменными. Этот анализ продолжает поддерживать интерес к разработке проектов, построенных на основе небольшой модульной инфраструктуры. Основываясь на наблюдении, что двигатели внутреннего сгорания являются недорогим энергопроизводящим агрегатом, первая оптимизация в этом тезисе фокусируется на количественной оценке стоимости мощности двигателя, обязывающей поставлять мощность на рынках электроэнергии и резервов на сутки вперед, в частности, на основе ценообразования от Независимый системный оператор Нью-Йорка (NYISO).Оптимизация была написана на Python для определения на основе стоимости двигателя, стоимости топлива, износа двигателя, срока службы двигателя и цен на электроэнергию, когда и какая часть мощности двигателя должна быть направлена ​​на конкретный энергетический рынок. Оптимизация была направлена ​​на максимизацию прибыли для системы двигателя и генератора (генераторной установки), выступающей в роли сборщика цен. Результат — годовая прибыль порядка 30 долларов за киловатт. Наибольшая ценность генераторной установки заключается в ее обязательствах перед рынком вращающегося резерва, где мощность часто требуется, но не всегда требуется. В этом анализе подчеркиваются преимущества модульности в производстве энергии и приводится один пример, в котором система настолько недорога и недолговечна, что оптимизация рассматривает стоимость замены двигателя как расходные эксплуатационные расходы, а не как капитальные затраты. Возможность внедрять дополнительные технологические усовершенствования в инфраструктуру системы на протяжении всего срока ее службы позволяет внедрять новые технологии с более высокой эффективностью и более совершенным дизайном. Альтернативой традиционно крупной инфраструктуре, которая сохраняет дизайн и современные технологии на ближайшие 50–70 лет, является система, предназначенная для модульного внедрения новых технологий.Модульная система генераторной установки двигателя, используемая для выработки электроэнергии, является одним из примеров того, как это работает на практике. Самым крупным компонентом этой диссертации является моделирование, проектирование, модернизация и испытания поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением, используемого в качестве компрессора. Опять-таки мотивированная низкой стоимостью двигателя внутреннего сгорания, в этой работе рассматривается, как двигатель (который в своей обычной форме представляет собой поршневой компрессор) может быть экономически эффективно модифицирован для работы в качестве небольшого газового компрессора.В лаборатории компрессор двигателя был построен путем модернизации одноцилиндрового двигателя объемом 79 куб. В конструкцию системы были включены различные методы модернизации, а производительность компрессора двигателя оценивалась количественно на каждой итерации. Поскольку модернизированный двигатель теперь является потребителем энергии, а не источником энергии, компрессор двигателя приводится в действие в лаборатории с помощью электродвигателя. Экспериментально выхлоп двигателя со сжатым воздухом (начиная с повышенного давления на входе) превысил 650 фунтов на квадратный дюйм (около 45 бар), что делает эту систему очень привлекательной для многих приложений в химической промышленности и нефтеперерабатывающей промышленности. Модель компрессорной системы двигателя была написана на Python и включает экспериментально полученные параметры для количественной оценки утечки газа, трения двигателя и потока (включая обратный поток) через клапаны. Модель в целом была откалибрована и проверена на экспериментальных данных и используется для изучения модификаций двигателя, выходящих за рамки того, что было испытано в лаборатории. Наряду с экспериментальными и модельными работами включена технико-экономическая оценка для сравнения компрессорной системы двигателя с современными, коммерчески доступными компрессорами.В финансовый анализ включен тематический анализ, в котором система компрессора двигателя моделируется для достижения конкретных потребностей в сжатии. Результатом оценки является то, что действительно низкая стоимость двигателя, даже с учетом необходимых модификаций, дает преимущество по стоимости по сравнению с существующими технологиями сжатия. Наконец, этот тезис обеспечивает алгоритм и тематическое исследование для другого применения малых единиц в энергетической инфраструктуре, особенно в хранении энергии. В этом исследовании основное внимание уделяется количественной оценке значимости небольших локальных накопителей энергии для снижения пиковой потребности в мощности.В этом тематическом исследовании основное внимание уделяется потребностям в мощности университетского уровня. Анализ показывает, что, поскольку пиковая мощность является очень дорогостоящей, даже небольшие объемы накопителя энергии при оптимальном распределении могут обеспечить значительное снижение затрат. Это еще один пример ценности маломасштабных внедрений, особенно в энергетической инфраструктуре. В то время как в исследовании основное внимание уделяется маховикам и батареям как средам хранения энергии, генераторные установки также могут использоваться для обеспечения мощности и снижения пиковой потребности в мощности. Общая цель этой диссертации — представить небольшую модульную инфраструктуру с особым акцентом на возможности модернизации и перепрофилирования недорогих массовых двигателей внутреннего сгорания для новых и нетрадиционных применений. Моделирование и экспериментальные работы, представленные в этой диссертации, показывают очень убедительные результаты для двигателей, встроенных как в инфраструктуру производства энергии, так и в химическое машиностроение с помощью технологий сжатия. Низкая стоимость двигателя дает возможность добавлять модификации, сохраняя при этом конкурентоспособность по стоимости с существующей технологией. Эта работа поддерживает утверждение о том, что модульная инфраструктура, построенная на неделимой единице двигателя внутреннего сгорания, может произвести революцию во многих отраслях промышленности, предоставляя недорогой механизм для быстрого изменения и продвигая маломасштабные конструкции.

Двигатели внутреннего сгорания

Gulf Coast Green Energy (GCGE) — первая компания, которая вырабатывает электроэнергию с помощью двигателя внутреннего сгорания. Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) больше не нуждаются в капитальных затратах на радиатор, потому что Power + Generator TM охлаждает двигатель, используя тепло для выработки электроэнергии на месте. Другими словами, Power + Generator TM становится радиатором… с окупаемостью.Для Cat 3516 это может снизить CapX на 75 000 долларов. Возможности улавливания отработанного тепла от таких двигателей ошеломляют и предоставляют возможности как для повышения эффективности производства, так и для экономии затрат для широкого спектра проектов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Ниже приведен список возможных различных сценариев ДВС, в которых оборудование-утилизатор тепла может быть установлено в качестве экономичного решения для производства недорогой электроэнергии:

  • газификаторы
  • биомасса
  • полигон метана
  • компрессоры газовые
  • насосные генераторные установки
  • Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)

Мы объединились с компанией, производящей компрессор природного газа из Южного Техаса, чтобы компенсировать мощность, используемую для нагнетательной скважины на месторождении газовых скважин. Мы используем отработанное тепло, имеющееся в охлаждающей воде рубашки двигателя, которая охлаждает двигатель. Мы действительно достаточно охлаждаем двигатель, чтобы обойти радиатор. Летом это реальное преимущество для многих газоперекачивающих компаний в США, которым трудно поддерживать охлаждение двигателей летом. Наша техническая команда впервые применила метод улавливания охлаждающей воды двигателя. Мы также получаем энергию из выхлопных газов, которые просто попадают в атмосферу.

Дополнительные проекты находятся на стадии разработки в Техасе и США.S. Army в Оклахоме для выработки электроэнергии из метана. В обоих местах мы запустим котел на метане, а горячая вода будет использоваться для выработки электроэнергии с помощью нашего генератора-утилизатора. Мы являемся отраслевыми партнерами в программе EPA по распространению метана на свалках вместе со многими частными и муниципальными владельцами свалок. Как и в случае с двигателем газового компрессора, мы генерируем электроэнергию из генераторных установок на полигоне за счет охлаждающей воды рубашки и выхлопных газов.

Вот как Power + Generator TM становится радиатором….с выплатой:

  • Отключение двигателя от системы охлаждения увеличивает полезную мощность вала двигателя — 5,4%
  • Добавить мощность + генератор TM Выходная мощность от выхлопа + JW + охлаждение газа = чистый прирост HP — 9,0 + 7,7% = 16,7%

Power + Generator TM Cooling Effect Обеспечивает дополнительную мощность двигателя по:

  • Уменьшение нагрузки охлаждения водяного контура рубашки (JW) на 70–100%, что также снижает температуру низкотемпературного радиатора промежуточного охладителя, увеличивая плотность наддувочного воздуха и эффективную мощность двигателя.
  • Влияние охлаждения ORC на JW и пониженная температура промежуточного охладителя может значительно снизить мощность двигателя в условиях высокой температуры окружающей среды.

Реактивные двигатели

Базовый обзор


На изображении выше показано, как реактивный двигатель будет расположен в современном военный самолет. В базовом реактивном двигателе воздух поступает в передний воздухозаборник и сжат (посмотрим, как позже). Затем воздух нагнетается в камеры сгорания, в которые впрыскивается топливо, и воздушная смесь и топливо воспламеняется.Образующиеся газы быстро расширяются и истощаются через заднюю часть камер сгорания. Эти газы обладают одинаковой силой во всех направлениях, обеспечивая тягу вперед, когда они уходят в тыл. В виде газы выходят из двигателя, они проходят через веерный набор лопаток (турбина), которая вращает вал, называемый валом турбины. Этот вал, в повернуть, вращает компрессор, обеспечивая приток свежего воздуха через впуск. Ниже представлена ​​анимация изолированного реактивного двигателя, который иллюстрирует процесс притока, сжатия, сгорания, истечения воздуха. и только что описанное вращение вала.

процесс можно описать следующей схемой, взятой с сайта Rolls Royce, популярного производителя реактивных двигателей.


Этот процесс является сутью того, как работают реактивные двигатели, но как именно что-то вроде сжатия (сдавливания) происходит? Чтобы узнать больше о каждом о четырех этапах создания тяги реактивным двигателем см. ниже.

SUCK

Двигатель всасывает большой объем воздуха через вентилятор и компрессор этапы.Типичный коммерческий реактивный двигатель потребляет 1,2 тонны воздуха в секунду. во время взлета — другими словами, он может выпустить воздух на корте для сквоша в меньше секунды. Механизм при котором реактивный двигатель всасывает воздух, в значительной степени является частью сжатия сцена. Во многих двигателях компрессор отвечает как за всасывание воздуха, так и за его сжатие. Некоторые двигатели имеют дополнительный вентилятор, который не является частью компрессора для втягивания дополнительного воздуха в систему. Вентилятор — это крайний левый компонент двигатель, показанный выше.


SQUEEZE

Помимо всасывания воздуха в двигатель, компрессор также создает давление в воздух и подает его в камеру сгорания. Компрессор показан на изображении выше слева от огонь в камере сгорания и справа от вентилятора. Компрессионные вентиляторы приводятся в действие турбина валом (турбина, в свою очередь, приводится в движение воздухом, оставив двигатель). Компрессоры могут достигать чрезмерных степеней сжатия 40: 1, что означает, что давление воздуха в конце компрессор более чем в 40 раз превышает объем воздуха, поступающего в компрессор.На полную мощность лопасти типового коммерческий струйный компрессор вращается со скоростью 1000 миль в час (1600 км / ч) и принимает 2600 фунтов (1200 кг) воздуха в секунду.

Сейчас мы обсудим, как компрессор на самом деле сжимает воздух.


Как видно на изображении выше, зеленые вееры, составляющие компрессор постепенно становится все меньше и меньше, как и полость, проходящая через который воздух должен путешествовать. Воздух должен продолжать движение вправо, к камерам сгорания двигатель, так как вентиляторы вращаются и выталкивают воздух в этом направлении.Результат — заданное количество воздуха. переходя от большего пространства к меньшему, и, таким образом, увеличивая давление.


BANG

В камере сгорания топливо смешивается с воздухом, чтобы произвести взрыв, который отвечает за расширение, которое заставляет воздух попадать в турбину. В типичном коммерческом реактивном двигателе топливо горит при сгорании. камера при температуре до 2000 градусов Цельсия. Температура, при которой металлы в эта часть двигателя начинает плавиться — 1300 градусов по Цельсию, поэтому продвинутая необходимо использовать методы охлаждения.

Горение камера имеет сложную задачу сжигания большого количества топлива, подается через форсунки топливного распылителя с большим объемом воздуха, подаваемый компрессором, и выделяя образующееся тепло таким образом что воздух расширяется и ускоряется, давая плавный поток равномерно нагретый газ. Эта задача должна быть выполнена с минимальными потерями. по давлению и с максимальным тепловыделением в ограниченном пространстве имеется в наличии.

Количество топлива добавление в воздух будет зависеть от требуемого повышения температуры.Тем не мение, максимальная температура ограничена определенным диапазоном, определяемым материалы, из которых изготовлены лопатки и сопла турбин. В воздухе есть уже были нагреты до температуры от 200 до 550 C в результате работы, проделанной в компрессор, требующий повышения температуры примерно от 650 до 1150 C от процесса сгорания. Поскольку температура газа определяет тягу двигателя, камера сгорания должна быть способна поддержание стабильного и эффективного сгорания в широком диапазоне двигателей условия эксплуатации.

Воздух, принесенный вентилятор, который не проходит через ядро ​​двигателя и, следовательно, не используется для сжигания, что составляет около 60 процентов от общего количества поток воздуха, постепенно вводится в жаровую трубу, чтобы снизить температура внутри камеры сгорания и охладите стенки жаровой трубы.


УДАР

Принудительная реакция расширенного газа — смеси топлива и воздуха. через турбину, приводит в действие вентилятор и компрессор и выдувает из выхлопное сопло, обеспечивающее тягу.

Таким образом, турбина должна обеспечивать мощность для привода компрессор и аксессуары. Это делает это путем извлечения энергии из горячих газов, выделяемых из системы сгорания и расширения их до более низкого давления и температуры. Непрерывный поток газа, к которому открытая турбина может попасть в турбину при температуре от 850 до 1700 ° C, что снова намного выше точки плавления текущего материаловедение.

Для производства крутящего момента, турбина может состоять из нескольких ступеней, каждая из которых использует один ряд подвижных лопастей и один ряд неподвижных направляющих лопаток для направления воздух по желанию на лезвия.Количество ступеней зависит от соотношение между мощностью, требуемой от газового потока, вращательной скорость, с которой она должна производиться, и допустимый диаметр турбины.

Желание для обеспечения высокого КПД двигателя требуется высокая температура на входе в турбину, но это вызывает проблемы, поскольку лопатки турбины должны выполнять и выдерживают длительные периоды эксплуатации при температурах выше их плавления точка. Эти лезвия, хотя и раскаленные докрасна, должны быть достаточно прочными, чтобы нести центробежные нагрузки из-за вращения с высокой скоростью.

Для работы в этих условиях холодный воздух вытесняется из множества мелких отверстия в лезвии. Этот воздух остается близко к лезвию, предотвращая его плавится, но не сильно ухудшает общий представление. Никелевые сплавы используются для изготовления лопаток турбин и направляющие лопатки сопла, поскольку эти материалы демонстрируют хорошие свойства при высокие температуры

Компрессоры / драйверы | IPIECA

Последнее рассмотрение темы: 10 апреля 2013 г.

секторов: нисходящий, средний, восходящий

Категория: Эффективное использование энергии — Компрессоры / Драйверы

Компрессоры являются неотъемлемой частью производственного процесса; они используются для увеличения давления в трубопроводе системы сбора, чтобы газ мог доставляться на перерабатывающие предприятия и / или линии сбыта.

Сжатие газа — один из самых энергоемких производственных процессов. По этой причине важно изучить наиболее эффективные и подходящие варианты.

Доступно множество типов компрессоров, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Основные типы компрессоров:

  • Центробежные (горизонтальное / вертикальное разделение), также известные как радиальные компрессоры; Эти компрессоры используют крыльчатку для увеличения скорости жидкости и превращения этой энергии в энергию давления, тем самым увеличивая давление жидкости.
  • Осевой: в этих компрессорах используется непрерывно вращающийся аэродинамический профиль для постепенного сжатия жидкости.
  • Винт: в ротационных винтовых компрессорах используются два вращающихся винтовых винта для сжатия газа в меньшее пространство.
  • Поршневой: в этих компрессорах используются поршни, приводимые в движение коленчатым валом.

Сводка преимуществ и ограничений каждого из них приведена в Таблице 1 ниже.

Таблица 1: Сравнение различных типов компрессоров (Ссылка 10)

Тип компрессора Преимущества Ограничения
Центробежный Высокая эффективность
Достигнутое давление до 1200 фунтов на кв. Дюйм
Нет необходимости в специальных фундаментах
Высокая начальная стоимость
Сложные системы мониторинга и управления
Ограниченная модуляция управления производительностью
Осевой Высокая пиковая эффективность
Малая передняя поверхность для заданного потока газа
Повышенный рост давления из-за большего количества ступеней с незначительными потерями
Сложно в производстве
Требуется высокая пусковая мощность
Относительно большой вес
Винт Простая конструкция, мало движущихся частей
От низких до средних начальных затрат и затрат на техническое обслуживание, Простота установки
Высокая частота вращения
Наименьший ожидаемый срок службы
Не предназначен для грязной среды
Поршневой Простая конструкция, простота установки
Низкая начальная стоимость
Двухступенчатые модели обеспечивают максимальную эффективность
Более высокие затраты на техническое обслуживание
Соображения по поводу фундамента из-за вибрации и размера

Более подробную информацию о различных типах газовых компрессоров можно найти в главе «Компрессоры» документа CAPT Process Technology Equipment (Ссылка 1).

Компрессоры могут приводиться в движение поршневыми двигателями, газовыми турбинами или электродвигателями. Поршневые двигатели обычно работают на природном газе; в основном двигатели внутреннего сгорания, они содержат камеру, заполненную природным газом, который воспламеняется для приведения в действие поршня. Низкооборотные и высокоскоростные двигатели сочетаются с компрессорами соответствующей частоты вращения. Газовые турбины используют горячий выхлопной газ, выпускаемый газогенератором, для привода силовой турбины. Выходная мощность вала турбины используется для привода газового компрессора трубопровода.Наконец, электродвигатели используют электромагнит для движения. Поршневые компрессоры обычно приводятся в движение поршневыми двигателями, работающими на природном газе, или электродвигателями, тогда как центробежные компрессоры обычно приводятся в движение газовыми турбинами или электродвигателями (Ссылка 2).

Технологическая зрелость

Имеется в продаже ?: Есть
Жизнеспособность на шельфе: Есть
Модернизация Браунфилда ?: Есть
Многолетний опыт работы в отрасли: 21+

Ключевые показатели

Компрессоры
Область применения: Двигатели, используемые для привода компрессоров, могут иметь номинальную мощность от <100 л. с. до> 1000 л.с.
Эффективность: 30–40% для поршневых двигателей; до 50% для центробежных компрессоров.
Ориентировочные капитальные затраты: Привод и компрессор, салазки или фундамент, а также системы, необходимые для работы (например, фильтры, охладители, инструменты, клапаны, баллоны пульсации для поршневых компрессоров).
Ориентировочные эксплуатационные расходы: Для двигателей с электрическим приводом стоимость зависит от затрат на электроэнергию.
Описание типового объема работ: используются в различных газовых операциях:
  • Компримирование газа для поставки на рынок
  • Обратная закачка для опоры пласта
  • Обратная закачка для улучшения извлечения
  • Закачка в отдельные пласты
  • Извлечение ценных жидких углеводородов (ШФЛУ).

Решение драйверов

Технический: Наличие электроэнергии;
выбор драйвера
Оперативный: Соображения давления;
проектирование и обслуживание
Коммерческий: Количество компрессоров
Окружающая среда: Повышение эффективности существующих компрессоров
Практическое экономическое правило Учитывайте стоимость угля (если применимо) и $ / л.с. для сжатия

Дополнительные комментарии

При выборе компрессорного оборудования следует учитывать:

  • Потребление энергии / нагрузка — один из наиболее важных шагов в обеспечении максимальной эффективности выбранной линии сжатия — это обеспечение соответствия потребности в энергии и нагрузки. Это важный параметр, потому что он определяет как размер, так и количество (см. Обсуждение количества ступеней ниже) используемых компрессоров. Компрессоры неправильного размера, скорее всего, приведут к неэффективности и увеличению выбросов, поскольку двигатели будут работать с нагрузкой ниже оптимальной.

При расчете размеров и выборе оборудования следует также учитывать срок службы и кривую спада месторождения. Наличие нескольких стадий сжатия может оказаться полезным, когда сильное сжатие больше не требуется в области старения.Отдельные компрессорные модули могут быть удалены из областей старения и повторно размещены в местах, где сжатие все еще необходимо. Наличие более крупных компрессоров (то есть меньшего количества ступеней) не допускает такой гибкости. В этом случае может потребоваться повторный запуск компрессора (т. Е. Замена внутренних компонентов на новые или оптимизированные детали) в определенные моменты срока эксплуатации. Это дает прекрасную возможность для модернизации существующих производств, где компрессорное оборудование было выбрано и установлено давно, возможно, без использования результатов энергетической модели.

При определении потребности, требуемой для линии сжатия, в процессе могут возникнуть возможности для уменьшения этой потребности. Например, следует тщательно оценить допуски перепада давления для промежуточных охладителей и линий всасывания. Если эти припуски излишне велики, они могут снизить эффективность системы сжатия. Экономия на сжатии также наблюдается при оптимизации потоков рециркуляции конденсата. Если давление снижается поэтапно (многоступенчатое разделение) вместо мгновенного испарения жидкостей под высоким давлением, это сводит к минимуму объемы повторного сжатия газа и дает небольшое повышение эффективности.

  • Количество ступеней: Чтобы определить оптимальное количество ступеней сжатия, необходимо запустить энергетическую модель. Более высокая термодинамическая эффективность возможна, если вводится больше ступеней, что увеличивает количество промежуточного охлаждения. Однако следует учитывать и другие параметры, такие как ограничения на давление нагнетания, промежуточную температуру системы и площадь основания.
  • Выбор компрессора: Выбор компрессора должен основываться на объемном расходе, желаемом повышении давления и изменении молярной массы, как показано ниже.

Рисунок 0: Выбор компрессора

  • Наличие электроэнергии: Компрессоры могут работать на различных видах топлива. Электродвигатели хорошо известны в отрасли из-за меньших требований к техническому обслуживанию, чем их газовые аналоги. Кроме того, они производят намного меньше шума и вибрации. Однако в некоторых береговых / морских операциях, расположенных в изолированных районах, электроэнергия может быть недоступна или надежна, и неизбежно должны использоваться двигатели, работающие на ископаемом топливе.
  • Выбор драйвера: Приводы с фиксированной скоростью ограничены в том смысле, что они не обеспечивают большой диапазон регулирования. Если аппарат не может быть отложен, он просто переходит на переработку. Чтобы устранить эту потерю энергии, следует оценить такие альтернативы, как приводы с регулируемой скоростью или несколько компрессионных линий.
  • Соображения по давлению: Чтобы избежать конденсации в трубопроводах, топливный газ обычно отбирают после установки осушки, в этой точке он находится под гораздо более высоким давлением, чем необходимо в компрессоре.Следует изучить варианты либо отдельной сушки топливного газа перед сжатием до давления в трубопроводе, либо конструкции топливной системы, исключающей конденсацию.
  • Количество компрессоров: При той же конфигурации и расположении один полностью загруженный и более крупный агрегат будет более экономичным и будет стоить меньше, чем два меньших, полностью загруженных агрегата аналогичного размера. В отличие от этого, один полностью загруженный, меньший по размеру блок будет более экономичным и предложит большую гибкость, чем один частично загруженный, более крупный блок.Следовательно, несколько компрессоров меньшего размера могут обеспечить лучшую общую топливную эффективность, чем один компрессор большего размера, если трубопровод работает преимущественно с пропускной способностью ниже максимальной. Кроме того, как объяснялось выше, несколько меньших компрессоров добавляют гибкости для удаления ненужных модулей и использования их в других областях, где они необходимы. Однако экономия топлива не может перевесить затраты на установку дополнительных небольших блоков (Ссылка 1).
  • Повышение энергоэффективности существующих компрессоров: Качество (температура, чистота, влажность) всасываемого газа может существенно повлиять на энергоэффективность компрессора.Как правило, повышение температуры газа на входе на каждые 4 ° C увеличивает потребление энергии на 1% для достижения той же мощности. Один из самых простых способов снизить температуру всасывания — расположить компрессор снаружи (когда это возможно), чтобы тепло рассеивалось в атмосферу, а не накапливалось в помещении. (Для компрессоров с приводом от двигателя или турбины температура всасываемого воздуха, поступающего в камеру сгорания, также влияет на общий КПД.)

Аналогичным образом промежуточные охладители обычно используются для охлаждения газа между несколькими ступенями сжатия. Примеси в газе также снижают эффективность, поэтому всасываемый газ обычно проходит через фильтр. Однако перепад давления на газовом фильтре не должен превышать 3 фунта на квадратный дюйм, иначе значительно снизится энергоэффективность. Каждые 250 мм водяного столба (приблизительно 3,7 фунта на квадратный дюйм) перепада давления на всасывающем тракте увеличивают энергопотребление примерно на 2% при той же мощности. Следовательно, рекомендуется регулярно чистить входные газовые фильтры и рекомендуется устанавливать манометры или датчики дифференциального давления на фильтрах для контроля перепадов давления (Ссылка 3).

Энергоэффективность компрессора также можно повысить, изменив способ работы компрессора. Компрессор потребляет больше энергии при более высоком давлении при той же мощности. Снижение давления подачи на 1 бар снижает потребление энергии примерно на 6–10%. Компрессоры не должны работать при давлении выше их оптимального рабочего давления, так как это приводит к потере энергии и чрезмерному износу, который приводит к еще большим расходам энергии и вызывает ненужные простои. Если требуется газ низкого давления, рекомендуется генерировать газ низкого и высокого давления отдельно, а не снижать давление с помощью редукционных клапанов, что неизменно приводит к потере энергии (Ссылка 3).Наконец, при работе нескольких блоков, параллельно или последовательно, энергоэффективность может быть повышена за счет управления распределением нагрузки. Если агрегаты довольно схожи по эффективности и размеру, они обычно достигают наименьшего общего расхода топлива при равномерной загрузке агрегатов. Например, общий КПД будет большим, если два блока будут работать на 75%, чем если один будет работать на 100%, а другой — на 50%. Если блоки различаются по размеру или эффективности, обычно более эффективно, чтобы более крупный или более эффективный блок нести большую часть нагрузки, используя меньший или менее эффективный блок для компенсации колебаний нагрузки (Ссылка 2).

Наконец, на энергоэффективность могут влиять дизайн и обслуживание системы. Подобно падению давления на газовом фильтре, потеря давления от точки нагнетания до точки использования влияет на энергоэффективность. Типичное допустимое падение давления в промышленной практике составляет 0,3 бар в самой дальней точке коллектора и 0,5 бар в распределительной системе. Падение давления можно минимизировать, используя систему контура с двусторонним потоком, минимизируя коррозию и правильно подбирая оборудование.Кроме того, можно сэкономить значительное количество энергии за счет обнаружения и устранения утечек, установки контроллеров для автоматического включения и выключения компрессоров по запросу, а также путем надлежащего обслуживания системы. Правильное техническое обслуживание включает частую проверку давления масла (если возможно, ежедневно), частую замену масляного фильтра (если возможно, ежемесячно), проверку и замену газовых фильтров, проверку автоматических конденсатоуловителей на предмет утечек, слив ручных конденсатоуловителей, а также проверку и замену фильтров осушителя газа.

Альтернативные технологии

Следующие технологии обеспечивают аналогичные преимущества и могут рассматриваться как альтернатива газовой компрессии:

  • Электродвигатель, если есть электричество.
  • Турбины

Операционные проблемы / риски

Газовые двигатели требуют регулярного технического обслуживания для работы с высоким КПД и минимизации выбросов в атмосферу, а также обычно требуют строгого графика обслуживания. Обслуживание может варьироваться от простого профилактического обслуживания до ремонта, который требует снятия двигателя с объекта и повторной обработки.Это время простоя также следует учитывать при определении размеров компрессорной линии.

Нормативно-правовая база, регулирующая район, где расположена компрессорная станция, может оказать значительное влияние на выбор компрессора, а также способ эксплуатации компрессора или решение о модификации существующей станции. В США, например, модификация существующей компрессорной станции может вызвать анализ новых источников Агентства по охране окружающей среды, требующий от трубопроводной компании подачи заявки на разрешение и внедрения технологии управления, которая может быть дорогостоящей и приводить к снижению эффективности работы компрессора. Кроме того, в случае существующей компрессии более строгие стандарты выбросов могут потребовать контроля или замены двигателя, если невозможно найти подходящие средства контроля выбросов. Поскольку драйверы и компрессоры иногда продаются в комплекте, может возникнуть необходимость в замене компрессора.

В некоторых странах выбросы CO2 облагаются или могут облагаться налогом, в то время как предотвращенные выбросы CO2 могут иметь экономическую ценность. Это может повлиять на выбор драйвера. Например, электродвигатели не производят прямых выбросов; однако доступ к электросети не всегда доступен или может быть ненадежным в некоторых местах, поэтому компрессоры с электрическим приводом могут иметь ограниченное применение в некоторых удаленных районах.

Возможности / бизнес-пример

Возможности:

  • Дизайн (выбор оборудования и количество этапов) может быть оптимизирован, особенно для новых разработок.
  • Существуют возможности для оснащения существующего оборудования регулируемыми приводами.
  • На систему могут распространяться дополнительные нормы выбросов в окружающую среду (например, в США).

Газовая промышленность, США (ссылки 7, 8)

Natural Gas STAR Partners в США исследовали три отдельные области для снижения выбросов от компрессоров:

    1. Выключение компрессоров
    2. Набивка штока поршневого компрессора
    3. Центробежные компрессорные системы уплотнения

Анализируемые здесь подходы не только сокращают выбросы, тем самым снижая затраты, но также повышают эффективность работы и экономят энергию.

Перевод компрессоров в автономный режим
Когда компрессоры отключены для обслуживания, выбросы могут происходить из разных источников в зависимости от давления в системе. Для систем без давления выбросы происходят в результате продувки газа, оставшегося в компрессоре, и продолжающейся утечки из запорных клапанов агрегата. В полностью герметичной системе утечки происходят из-за закрытого продувочного клапана и уплотнений штоков компрессора.

Рисунок 1: Сценарии автономного компрессора

Основная стратегия снижения выбросов при отключении компрессоров — поддержание давления в агрегате.Дополнительные стратегии включают направление продувочного газа в систему топливного газа и установку статического уплотнения на штоки компрессора для устранения утечек сальникового уплотнения во время останова. В таблице ниже приведены преимущества каждой из этих стратегий.

Таблица 2: Преимущества стратегий сокращения выбросов при отключении компрессоров

Стратегия Чистый объем сэкономленного газа (млн.футов / год) Чистая стоимость сэкономленного газа ($ / год) 1 Стоимость внедрения 4 ($) Окупаемость 2
Поддерживать компрессоры под давлением 4 400 13 200 0 Немедленно
Поддерживать компрессоры под давлением +
Направлять газ к топливу
+1 345 3 +4 035 3 1,250 4 месяца
Поддерживать компрессор под давлением +
Установка статического уплотнения
+1 200 3 +3,600 1 3 000 10 месяцев

1 Стоимость газа = 3 доллара США. 00 / Mcf
2 Ставка дисконтирования 10%
3 Приращение сверх базовой
4 Базовая стоимость 2003 года.

Системы уплотнения центробежных компрессоров
Уплотнения центробежных компрессоров также могут быть значительным источником выбросов. Традиционно в уплотнениях вращающихся валов используется масло под высоким давлением для предотвращения выхода газа из корпуса. Выбросы метана из этих «мокрых» уплотнений могут составлять от 40 до 200 стандартных кубических футов в минуту (scfm) и происходят, когда циркулирующее масло очищается от газа, абсорбированного на поверхности уплотнения.

Рисунок 2: Система мокрого уплотнения

Замена мокрых уплотнений на сухие, в которых вместо масла используется газ высокого давления, сокращает выбросы до 6 стандартных кубических футов в минуту. К другим преимуществам относятся более низкие требования к мощности, повышенная эффективность и производительность, повышенная надежность и меньшие затраты на обслуживание.

Рисунок 3: Система сухого уплотнения

Хотя переход на сухое уплотнение не всегда возможно из-за конструкции корпуса или эксплуатационных требований, выбор системы сухого уплотнения для новых или заменяемых компрессоров окупается всего за 14 месяцев.В таблице ниже приведены преимущества замены мокрых уплотнений на сухие.

Таблица 3: Преимущества замены мокрых уплотнений на сухие

Стратегия Чистый объем сэкономленного газа (млн.футов / год) Чистая стоимость сэкономленного газа ($ / год) 1 Стоимость внедрения 4 ($) Окупаемость 2
Замена мокрых уплотнений на сухие 45,120 1 240 000 2 135,360 14 месяцев 3

1 На основе разницы между типичными скоростями вентиляции мокрого и сухого уплотнений (т. е. 100 стандартных кубических футов в минуту против 6 кубических футов в минуту) на компрессоре балочного типа, работающем 8000 часов в год
2 Стоимость газа = 3,00 долл. США / куб. Фут.
3 На основе замены полностью работающего мокрого уплотнения с дополнительными расходами на эксплуатацию и техническое обслуживание в размере 73 000 долл. сокращения.


Артикул:

    1. Центр развития технологических процессов (CAPT) (2009). «Технологическое оборудование».
    2. INGAA (2010). «Эффективность межгосударственного газопровода». Межгосударственная газовая ассоциация Америки, Вашингтон Д.С., октябрь 2010 г.,
    3. Курц Р., Любомирский М. и Брун К. (2011). «Экономическая оптимизация газокомпрессорной станции». В: International Journal of Rotating Machinery, Vol. 2012, Статья 715017.
    4. ЮНЕП (2006). «Компрессоры и системы сжатого воздуха». Руководство по энергоэффективности для промышленности в Азии.
    5. BP Практика CI по энергоэффективности
    6. NORSOK Standard S-003 (2005). «Забота об окружающей среде». Ред. 3, декабрь 2005 г.
    7. Агентство по охране окружающей среды США. (2004). «Уроки, полученные от партнеров Natural Gas STAR: сокращение выбросов при отключении компрессоров».EPA430-B-04-001, февраль 2004 г.
    8. Агентство по охране окружающей среды США. (2006). «Уроки, полученные от партнеров Natural Gas STAR: замена мокрых уплотнений на сухие в центробежных компрессорах». EPA430-B-03-012, ноябрь 2003 г.
    9. Solar® Turbines. (2009). Технические характеристики турбомашинного агрегата: компрессорный агрегат Saturn 20 и механический привод.
    10. Линг, А. Л., Муляндасари, В. (2011). «Выбор и определение размеров компрессора (Руководство по проектированию). KLM Technology Group, январь 2011 г.

«Параллельный vs.Метод последовательного шумоподавления для положительного смещения «Пол Сюбао Хуанг доктор, Экхард А. Гролл и др.

Ключевые слова

Компрессор PD или двигатель ДВС, шум пульсации газа, параллельное последовательное подавление шума

Абстрактные

Компрессоры прямого вытеснения (PD) и двигатели внутреннего сгорания (ДВС) являются основными потребителями энергии. Например, в типичной семье в США может быть до 7 компрессоров (2 в доме переменного тока, 2 в автоматическом кондиционере, по 1 для холодильника, морозильной камеры или магазинного сжатого воздуха) и 4 ДВС (2 в автоматическом режиме, по 1 для газонокосилки и вспомогательный электрогенератор).Однако они оба генерируют пульсирующие давления1 высокой амплитуды (до 180-200 дБ) и потоки нагнетания, которые требуют глушителя или глушителя для подавления шума, но приводят к высоким затратам энергии: до 5-7% мощности на валу для компрессоров PD и выше до 2-5% расхода бензина или дизельного топлива для ДВС. Растущий во всем мире спрос на более высокую эффективность и более низкий уровень шума для этих систем вступает в противоречие с основным правилом последовательного глушения, используемым в течение последних 100 лет: «большее снижение шума, больше потерь противодавления или большие размеры».Никакая современная технология не может удовлетворить оба требования одновременно из-за ограничений существующей методологии последовательного подавления шума. Основная цель этой статьи — продемонстрировать шунтирующую ловушку пульсации (SPT) — метод параллельного подавления шума, который преодолеет это ограничение и способен контролировать пульсационный шум с небольшой потерей обратного давления и компактными размерами. Технология SPT включает в себя модификации стандартного цикла сжатия частичных разрядов из последовательного режима, то есть обработки или ослабления источника шума ∆P (Poutlet-Pcavity) после разряда, до параллельного режима перед разгрузкой.Термодинамический анализ и более ранние испытания компрессора типа Рутса с SPT показывают, что эта новая концепция шумоподавления дает значительную экономию мощности на валу (5-16%), оставаясь при этом компактной по сравнению с серийным глушителем. Обобщены правила параллельного и последовательного подавления шума, которые применяются к различным компрессорам типа PD и ДВС.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *