Ключевым фактором, влияющим на эффективность работы котла, является тяга в дымоотводном канале. При ее увеличении для твердотопливных котлов улучшается прогорание угля или дров, что повышает КПД установки. Для газовых котлов тяга должна быть жестко стабилизированной, чтобы обеспечить нормальное горение и не задувать пламя. При возведении дымохода, особенно когда не получается использовать наиболее оптимальный маршрут, возникает необходимость использовать усилитель тяги дымохода. Что может повлиять на тягу, и как это реализовать, рассмотрим далее.
Установка котла на твердом, жидком или газообразном топливе, печи или камина в обязательном порядке подразумевает обустройство системы дымоотвода. Основными параметрами дымохода являются уровень тяги и объем отводимых газов. Конструктивно – это изолированный канал, труба, проложенная от выхода топки во внешнюю среду за пределами здания. Тяга создается за счет разницы давления на входе дымохода и выходе, что обуславливается перепадом температуры и разницы уровней между входом и выходом. Чем выше дымоход, тем тяга сильнее. Чем толще канал, тем больший объем газов он способен отвести от котла.
Однако существует целый ряд причин, по которым тяга в дымоотводе может снижаться, или даже «опрокидываться», когда воздух подсасывается извне в дымоход и продукты горения попадают непосредственно в помещение.
Содержание статьи
Условно можно выделить две большие группы: конструктивные особенности дымохода и внешние факторы, которые влияют на уровень тяги.
Конструктивные особенности включаю в себя такие моменты, как:
Под внешними факторами подразумеваются:
Все это влияет на уровень тяги, часто создавая дополнительное сопротивление и снижая ее. В любом случае потребуется найти адекватный способ усилить тягу или стабилизировать ее, чтобы обеспечить наиболее эффективный режим работы котла или печи.
При нормальной работе дымохода давление восходящего потока должно находиться в пределах 10-20 Па, что соответствует оптимальному течению отработанных газов из топочной камеры. Чтобы узнать реальное положение дел, применяются анемометры, способные показать уровень тяги. Отталкиваясь от показания прибора и результата прогорания топлива, можно точно сказать, нужно ли увеличивать тягу или уменьшать ее, использовать стабилизаторы, которые позволят автоматически поддерживать идеальную скорость потока воздуха в канале.
Существует немало способом повысить тягу или привести ее в соответствие с нормами и требованиями производителя котлов:
Самый простой и чаще всего надежный способ справиться с заниженным уровнем тяги – это увеличение высоты дымохода. В результате увеличения разницы уровней между котлом и выходом дымохода повышается и разница давлений, восходящий поток горячих газов существенно увеличивает тягу. Оптимальная высота дымоотвода составляет 5-6 метров при условии минимального расстояния между котлом и вертикальной частью канала и отсутствии различных отклонений, изгибов и утонений канала.
Расчет высоты дымохода, в зависимости от расположения от конька крыши
В случае наличия различных внешних факторов, таких как высокий профиль крыши, конька, близлежащий здания или другие объекты, которые ухудшают ситуацию, это дает лучший результат. Однако при слишком высоком дымоходе тяга может существенно превысить необходимый порог, от чего большая часть тепла будет попросту выходить наружу, обогревать окружающую среду, а не рабочее тело в системе отопления. Топливо будет хуже прогорать. Чтобы не допускать подобного эффекта, используются заслонки или стабилизаторы тяги, с помощью которых можно снижать объем отводимых газов.
Специальные устройства, закрепляемые на оголовке дымохода. Их форма и конструкция подобраны так, чтобы потоки воздуха непосредственно возле выхода дымохода не мешали выходу газов, а наоборот способствовали этому. В основе действия дефлектора лежит закон Бернулли. При наличии воздушных потоков они обтекают основную часть дефлектора и создают разряжение в области непосредственно над выходом дымохода. Отличный вариант для использования совместно с твердотопливными котлами, где повышение тяги обеспечивает должное прогорание угля и брикетов.
Дефлектор нельзя устанавливать с газовыми котлами. Сильный ветер может существенно повысить тягу, в результате чего пламя горелки может попросту потухнуть.
Эффективность дефлекторов напрямую зависит от наличия ветра, потому они фактически бесполезны в штиль и даже создают дополнительное сопротивление.
Еще одно средство повышения тяги без увеличения высоты дымохода и тоже зависящее от ветра. Однако в отличие от дефлектора флюгер фактически не создает сопротивления в безветренную погоду. Его конструкция предельно проста. На выход дымохода крепится небольшое крыло, закрывающее с одной стороны оголовок от ветра.
С помощью дополнительной лопасти и ее расположения по другую сторону оси дымохода от крепления флюгера он все время обращен так, чтобы закрывать устье от потоков воздуха. Они обтекают его и создают разряжение на выходе, увеличивая тягу.
Отзывы владельцев данного устройства указывают на непригодность вследствии заклинивания вращающейся части дымовыми отложениями или замерзанием осадков.
Специальная конструкция, состоящая из округлых лопастей, расположенных под определенным углом к оси вращения. Турбина под действием выходящих газов и внешних потоков всегда крутится в одном и том же направлении , поддерживая и усиливая тягу. Преимущества и недостатки такие же, как и у дефлекторов.
В некоторых ситуациях, например для использования с печами, работящими на дровах или каминами, допускается установка специальных электрических канальных вентиляторов-дымососов. Они рассчитаны на работу в среде с повышенной температурой и наличием золы, конденсата и прочих продуктов горения. Однако устанавливать их на дымоход котла, работающего на твердом топливе, недопустимо, температура газов в нем может достигать 650-800оС.
Такие дымососы способны автоматизировать работу дымохода. Специальный датчик температуры и силы потока регулируют активность электропривода, тем самым всегда поддерживая в системе оптимальную тягу.
Целый класс устройств для автоматической регуляции напора газов. Они в первую очередь рассчитаны на работу в системах с заведомо хорошей или повышенной тягой. Их задача заключается в регулировании объема отводимых топочных газов в зависимости от эффективности работы основного дымоотвода. Фактически они подменяют собой малоэффективные заслонки, которые постоянно требуют внимания и ручной настройки.
Принцип работы стабилизаторов построен на подмешивании в выходящие из топки газы холодного воздуха из помещения. Это позволяет снизить температуру общей смеси, которая попадает в вертикальный канал и снижает скорость потока.
Конструктивно это может быть устройство, собранное на базе тройника для дымохода, у которого на ответвлении находится заборный клапан. Подвижная шторка, закрепленная на свободной оси, открывается только при превышении давления в системе, что регулируется с помощью груза противовеса.
Выбор конкретного решения зависит от особенности строения дымохода в каждом отдельном случае. Применение таких элементов, как дефлекторы, флюгеры, турбины или дымососы, актуально только при наличии определенных факторов, таких как ветреная погода или невозможность обустройства полноценного дымохода по высоте.
Лучшим решением остается, как и всегда, увеличение высоты дымохода и задействование различных стабилизаторов, которые в сочетании с повышенной тягой смогут обеспечить оптимальную работу котла. В этом случае снижается влияние внешних факторов, и устраняются все возможные преграды для создания естественного тока продуктов горения.
udobnovdome.ru
Повышение мощности двигателя вопрос, который давно не даёт покоя многим автовладельцам. Как решить эту проблему? На что обращать внимание? Несколько полезных советов в данной статье.
Один из путей это как гласит американская пословица «Объёму нет альтернативы». Есть и другой путь можно повысить скорость вращения коленвала. Повышение скорости это не самый простой путь решения данной проблемы, так как при высокой скорости поршни догоняют клапаны. Исправить положение можно путём установки пружин повышенной жёсткости, но тогда появляется такая проблема как недостаточная тяга и момент на низах. В наше время благодаря различным исследованиям появилась система VTEC.
Другой способ увеличить количество рабочей смеси, которая попадает в цилиндры. В этом случае мощность можно достаточно серьёзно увеличивать пока выдерживает мотор. Правда и это усовершенствование не обходится без своих минусов в данном случае это октановое число (если используется бензиновый двигатель) и высокие требования к качеству обслуживания.
Что касается схем, по которым увеличивается количество смеси воздуха, и топлива то их насчитывают всего две (компрессорная и турбонаддувная). Компрессор - механизм для создания эффекта сжатия топливной смеси. Приводится в действие компрессор от коленвала. Многие компании используют именно этот способ и имеют очень неплохие результаты. Например, Mercedes давно используют этот способ для увеличения мощности своих двигателей. Toyota почти полностью в случаях бензиновых двигателей перешла на турбонаддув.
Дизеля имеющие, например мощность свыше 80 кВт имеют турбины. Если двигатель имеет турбокомпрессор, то он имеет такие преимущества как: 1. прекрасное отношение массы к мощности; 2. кривая изменений крутящего момента может легче пройти адаптацию к различным условиям эксплуатации; 3. гораздо лучше проходит процесс сгорания топлива; 4. меньшее количество токсичных газов попадают в атмосферу; 5. обеспечивается более стабильная работа двигателя и значительно меньше шум.
Понятно, что дизельные двигатели уступают бензиновым по удельной мощности, а поэтому все практически дизельные автомобили оборудованы турбонаддувом. Если разобраться то турбина это две крыльчатки, установленные на одной оси. Одна из них устанавливается на впуске, а другая на выпуске. Крыльчатку на выпуске после запуска двигателя заставляет вращаться струя выхлопных газов. Ну и понятно, что в этот момент начинает вращение и крыльчатка на впуске, создавая тем самым избыточное давление.
.jpg)
Если рассмотреть вопрос с теоретической точки зрения, то чем выше обороты вращения двигателя, тем объёмнее поток отработанных газов. Ну и в нашем случае увеличивается давление наддува. Получается, что создался замкнутый круг. Чтобы при этом уцелел мотор, создаётся байпасный клапан, этот клапан предназначен для снижения, стравливания избыточного давления. Ну а дальше важно просчитать до какого порога можно «дуть» в двигатель не разрушая его.
На практике всё не так просто. Если обороты малые то давление газов небольшое, турбина достаточно тяжёлая конструкция, поэтому пока раскрутится крыльчатка проходит определённое время. Да и степень сжатия ниже, нежели у моторов атмосферного типа. То есть при малых оборотах мы имеем эффект снижения мощности который прозвали турбоямой. Затем на высоких оборотах, когда раскрутилась турбина, появляется эффект турбоподхвата, который сопровождается рывком. При этом возникает проблема, так как нагреваются крыльчатки и на впуск подаётя горячий воздух. На самом деле для впуска необходим холодный воздух. Поэтому устанавливается интеркуллер, который должен охлаждать воздух, подаваемый на впуск.
Если серьёзно турбонаддув не такая уж и прочная вещь. Если Вы решились брать подержанный агрегат, внимательно осмотрите крыльчатку, чтобы на ней было масло, в противном случае двигателю осталось работать недолго. Особенно это чревато, если на автомобиле установлен катализатор. Механизм разрушения таков турбина засоряет маслом катализатор, он снижает свою пропускную способность, ячейки катализатора обгорают, турбина не справляется и начинает ещё больше подавать масла. В результате достаточно быстро выходит из строя и турбина и катализатор.
.jpg)
Что касается эффекта турбоямы то, например, для спортивных автомобилей это не страшно потому, что они работают на высоких оборотах. Для автомобиля городского типа это становится проблемой. Поэтому на них зачастую приходится устанавливать по нескольку турбин.
Так называемые гражданские версии гоночных машин имеют не плохой запас мощности, поэтому зачастую у них переписывается программа управления двигателем и используют буст-контроллер. Буст-контроллер управляет клапаном отсечки. Поэтому можно задать давление наддува выше, чем было установлено на заводе. Хотя конечно всё это нужно делать осторожно.
Кроме всего прочего турбина требует к себе бережного подхода при эксплуатации. Перед поездкой хорошо прогрейте двигатель, чтобы привести к норме вязкость масла в двигателе. Очень важно чтобы масло, заливаемое в мотор, было очень высокого качества. Перед тем как заглушить двигатель дайте мотору немного поработать. Так же важно всегда следить за показанием давления в системе смазки в противном случае выйдет из строя и турбина и двигатель. Лучше установить турботаймер это позволит проработать Вашему двигателю гораздо дольше без поломок.
Вот хоть и много сложностей с подобными двигателями, а всё же их полезные качества стоят всех этих дополнительных хлопот!
-----------
Сломался катализатор? Необходима замена? Приобрести катализатор Volvo можно на сайте http://замена-катализатора.москва +7 (495) 142-09-55 г. Москва Филёвский бульвар, 1с1. Большой выбор, приемлемые цены.
www.znaikak.ru
Форсирование тяги — это кратковременное увеличение тяги данного двигателя по сравнению с расчетной (номинальной).
Повышение тяги необходимо при взлете и в воздушном бою, где нужно быстро догнать и атаковать противника или выйти из зоны огня зенитной артиллерии.
Известны следующие способы форсирования:
1. Повышение температуры газов перед турбиной.
2. Дополнительное сжигание топлива за турбиной.
3. Охлаждение воздуха, сжимаемого в компрессоре.
Рассмотрим эти способы.
Повышение температуры газов перед турбиной увеличивает работоспособность газов, как следствие, мощность, развиваемую турбиной.
Работа расширения 1 кг газов в турбине определяется по уравнению:
Из уравнения видно, что увеличение температуры газов перед турбиной Т3 увеличивает работу расширения, совершаемую газом в турбине.
Увеличение мощности турбины увеличивает число оборотов турбины и компрессора и, как результат этого, увеличивается секундный расход воздуха.
Увеличение температуры Т3увеличивает температуру и перед реактивным насадком, что в свою очередь увеличивает скорость истечения газов.
Увеличение же секундного расхода воздуха и скорости истечения газов увеличивает тягу двигателя.
Надо, однако, сказать, что увеличение температуры газов перед турбиной ограничено жаропрочностью материала лопаток (для имеющихся сплавов температура газов не должна превышать 875—900° С), а повышение числа оборотов сверх 4—8% от расчетных (номинальных) недопустимо из-за возможности обрыва лопаток турбины.
Наконец, повышение температуры Т3 увеличивает удельный расход топлива.
Второй способ форсирования ТРД — это дополнительное сжигание топлива между турбиной и реактивным насадком в форсажной камере.
Распиливание топлива производится специальными форсунками, устанавливаемыми в форсажной камере.
Для сжигания топлива используется кислород, содержащийся в газах, протекающих через турбину; при сжигании топлива увеличивается температура газов перед реак-тивным насадком, что повышает скорость истечения газов и, следовательно, тягу двигателя.
Преимущество форсажной камеры состоит в том, что она дает возможность кратковременно значительно увеличить тягу двигателя без увеличения температуры газов перед турбиной и без увеличения лобовой площади двигателя.
По мере роста скорости полета форсажные камеры становятся все более эффективным устройством для кратковременного увеличения тяги и широко применяются на современных ТРД.
Недостатком форсажных камер является некоторое усложнение конструкции двигателя и увеличение его веса. При форсировании тяги указанным выше способом увеличивается удельный расход топлива. Например, при увеличении температуры перед реактивным насадком на 70% удельный расход топлива увеличивается почти на 65%, а удельная тяга — только на 30%.
Влияние температуры при форсировании ТФОРС на удельный расход топлива и удельную тягу показано на рис. 40.
При неработающей форсажной камере ее детали создают дополнительное сопротивление течению газа в двигателе, что незначительно уменьшает тягу двигателя и ухудшает его экономичность по сравнению с двигателем без форсажной камеры.
Третий способ форсирования — это охлаждение воздуха, сжимаемого в компрессоре, охлаждающей жидкостью, впрыскиваемой в поток воздуха. Охлаждающие жидкости вода, спирт, их смеси, аммиак и т. д.— охлаждают воздух, отнимая от него тепло на свое испарение.
За счет охлаждения воздуха уменьшается работа сжатия, расходуемая на каждый килограмм воздуха, и понижается температура конца сжатия.
Рис. 40. Влияние температуры форсирования перед реактивным насадком на Ср и РУД
Так как количество сжимаемого воздуха остается постоянным (GСЕК = пост.), то, затрачивая ту же мощность турбины, компрессор будет сжимать воздух до большего давления.
Перепад давления, срабатываемый в турбине, остается постоянным; перепад же давления, срабатываемый вреактивном насадке, увеличивается, а это приводит к увеличению скорости истечения газов и, следовательно, тяги двигателя.
Чаще всего для охлаждения воздуха, сжимаемого в компрессоре, в поток воздуха на всасывании впрыскивают воду.
Однако применение этого простого способа форсирования требует больших расходов воды.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРД
Тяга, удельный расход топлива и другие параметры турбореактивного двигателя зависят от атмосферных условий, от скорости и высоты полета, а также от режима работы двигателя.
Изменение тяги и удельного расхода двигателя в зависимости от числа оборотов называется характеристикой ТРД по числу оборотов, в зависимости от высоты полета — высотной характеристикой и от скорости полета — скоростной характеристикой.
poznayka.org
Многие молодые водители относятся к “перегазовке” (если они знают, что это такое) с пренебрежением, считая ее наследием “древних” , на которых из-за отсутствия синхронизаторов в коробке передач понижающую передачу можно было включить бесшумно, дважды выжав педаль сцепления и выровняв предварительно обороты включающихся шестерен с помощью дросселирования (“перегазовки”). Однако смысл “перегазовки” не потерялся и на современных быстроходных х, особенно в плане повышения безопасности в критических ситуациях за счет использования мощности двигателя.
По поводу мощности своих двигателей некоторые владельцы “Волг”, “Лад”, “Самар” и других моделей глубоко заблуждаются, полагая, что тот показатель, который записан в инструкции по эксплуатации, можно использовать в любое мгновение дорожной ситуации. Однако в той же инструкции указано, что максимальная мощность двигателя соответствует максимальной частоте вращения коленчатого вала. Это значит, что если водитель, двигаясь на подъем на невысокой скорости и прямой передаче, пытается быстро выполнить обгон или другой маневр, он не должен забывать, что эту “паспортную” мощность он давно потерял и двигатель не сможет его выручить, если даже он полностью “откроет газ”.
Есть еще одна характеристика двигателя, которую должен знать и использовать любой водитель. Это крутящий момент, или максимальная тяга двигателя. Она достигается при определенной частоте вращения коленчатого вала. Так, для двигателей семейства ВАЗ это приблизительно 4000 об/мин. В технической характеристике любого указан этот показатель.
Для тех, кто не хочет перегружать память излишком технической информации, нужно отметить, что преодолеть многие критические ситуации легче всего в зоне частоты вращения коленчатого вала выше или соответствующих максимальному крутящему моменту двигателя. Тогда двигатель быстро реагирует на нажатие .педали подачи топлива. При уменьшении частоты вращения резкое дросселирование не дает мгновенного эффекта. А так как сегодня “экономная” езда стала очень актуальной из-за повышения цен на бензин, то чаще всего водитель попадает в критическую ситуацию, имея небольшой шанс спасти себя за счет мощности двигателя.
Итак, чтобы быть готовым к экстренным действиям, нужно сделать для себя два существенных вывода:
запас мощности поможет преодолеть критическую ситуацию. Создать его желательно до экстренных действий;
инерция двигателя зависит в определенной степени от водителя. Уменьшить его позволит режим максимального крутящего момента двигателя.
Повысить мощность двигателя до необходимого уровня помогают следующие приемы.
 |
Сделать двигатель более динамичным и создать запас мощности для преодоления сложных ситуаций вам поможет “ перегазовка” перед включением понижающей передачи.
В зависимости от лимита времени можно использовать “перегазовку ”:
|
Перечисленные выше приемы имеют очень широкий спектр применения от стандартных дорожных ситуаций до критических. С одной стороны, они предназначены для создания надежной тяги двигателя, позволяющей уменьшить остроту критических ситуаций, а с другой, способствуют повышению устойчивости и управляемости за счет использования антиблокировочного эффекта при экстренном торможении.
vazclub.com
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к выходным устройствам двухконтурного турбореактивного двигателя.
Известен способ повышения тяги двигателя (РФ №2215889), заключающийся в том, что в реактивном двигателе рабочее тело (само и/или минимум один компонент из его составляющих с давлением выше давления внешней среды) делят на минимум два противоположных потока, расширяя прямой поток минимум в сопле и преобразуя его энергию в маршевую тягу, а энергию обратного потока, с изменением его направления в интервале от начального до обратного, преобразуют в маршевую тягу с помощью минимум одного криволинейного профильного перепускного канала с профильными рабочими лопатками на внутренней поверхности, ориентированными поперек перепускаемого обратного потока рабочего тела. Осуществление данного способа возможно с помощью устройства, содержащего по меньшей мере минимум один криволинейный профильный перепускной канал для перепуска обратного потока рабочего тела, на внутренней поверхности которого профильные рабочие лопатки выполнены охватывающими обратный поток и поперек него ориентированы. Недостатком данного устройства являются большие гидравлические потери на разворот потока и трение о профильные рабочие лопатки, а также наличие дополнительной силы, действующей на поверхность поворотного устройства, направленной в сторону, противоположную направлению силы тяги и приводящей к тому, что выигрыш от вязкостных эффектов трения об обратный канал становится меньше потерь тяги на трение и разворот потока.
Известен способ повышения тяги двигателя, относящийся к бесклапанным-пульсирующим воздушно-реактивным двигателям, в частности к двигателям беспилотных летательных аппаратов. Способ заключается в повышении реактивной тяги бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя за счет циклического выброса продуктов сгорания и всасывания атмосферного воздуха. Во впускном канале в цикле всасывания одновременно осуществляют генерацию двух кольцевых вихрей. Одновременная генерация в цикле всасывания двух кольцевых вихрей интенсифицирует массоперенос и горение, что приводит к росту амплитуды пульсаций давления и росту тяги двигателя (RU 429366 С2, F02K 7/02).
Недостатком данного способа является незначительное увеличение тяги и большие потери полного давления в камере сгорания.
Известен способ повышения тяги двигателя, заключающийся в использовании реакции газов, выбрасываемых из резонаторной трубы, и эжектировании атмосферного воздуха. Во время цикла всасывания дополнительно используют энергию возвратного течения газов в резонаторную трубу посредством установки поворотного колена, расположенного внутри эжектора, для создания во входной части последнего дополнительной вертикальной подъемной силы.
В другом варианте осуществления способа увеличения силы тяги пульсирующего воздушно-реактивного двигателя вертикального взлета во время цикла всасывания дополнительно используют энергию возвратного течения газа в резонаторную трубу посредством выполнения механических элементов, установленных в хвостовой части резонаторной трубы в виде решетки крыловых профилей, располагаемых с нулевым углом атаки, для создания дополнительной вертикальной силы. Изобретение направлено на увеличение силы тяги пульсирующего воздушно-реактивного двигателя вертикального взлета (RU 2333378 С2, F02K 7/02).
Недостатком данного способа является увеличение веса двигателя и снижение прироста тяги при большой скорости полета.
Предлагаемый способ повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя заключается в том, что в канале наружного контура перед соплом устанавливают направляющие лопатки, обеспечивающие закрутку потока воздуха наружного контура. В результате, за срезом сопла внутреннего контура образуется зона пониженного давления, которая позволяет увеличить перепад давления на турбине и повысить скорость газового потока, вытекающего из внутреннего контура. При этом увеличиваются частота вращения и мощность турбины низкого давления, что приводит к возрастанию расхода воздуха через двигатель. Увеличение расхода воздуха и скорости газа, вытекающего из сопла внутреннего контура, приводит к возрастанию тяги двигателя. Благодаря установке в канале наружного контура направляющих лопаток, имеющих незначительный вес, обеспечивается существенное увеличение тяги при практически неизменном весе двигателя.
Схема варианта конструктивного исполнения предлагаемого способа повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя представлена на рис. 1. Двигатель содержит вентилятор 1, компрессор 2, камеру сгорания 3, турбину высокого давления 4, турбину низкого давления 5, сопло внутреннего контура 6, направляющие лопатки 7, создающие закрутку потока, и сопло наружного контура 8.
Образование за срезом сопла внутреннего контура зоны пониженного давления подтверждено расчетным путем. На рис. 2 представлено расчетное поле статических давлений, формирующееся за срезом сопла двухконтурного реактивного двигателя. Расчет проведен с использованием пакета газодинамических расчетов ANSYS Fluent при параметрах, показанных на рис. 2.
Способ повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий вентилятор, компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления, сопло внутреннего контура и сопло наружного контура, отличающийся тем, что в канале наружного контура перед входом в сопло устанавливаются направляющие лопатки, позволяющие получить за срезом сопла внутреннего контура зону пониженного давления, что обеспечивает увеличение скорости истечения из сопла внутреннего контура и возрастание расхода воздуха через двигатель.
edrid.ru
Способ повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащего вентилятор, компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления, сопло внутреннего контура и сопло наружного контура, заключается в том, что в канале наружного контура перед входом в сопло устанавливаются направляющие лопатки, позволяющие получить за срезом сопла внутреннего контура зону пониженного давления, что обеспечивает увеличение скорости истечения из сопла внутреннего контура и возрастание расхода воздуха через двигатель. Изобретение направлено на повышение тяги при сохранении веса двигателя. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к выходным устройствам двухконтурного турбореактивного двигателя.
Известен способ повышения тяги двигателя (РФ №2215889), заключающийся в том, что в реактивном двигателе рабочее тело (само и/или минимум один компонент из его составляющих с давлением выше давления внешней среды) делят на минимум два противоположных потока, расширяя прямой поток минимум в сопле и преобразуя его энергию в маршевую тягу, а энергию обратного потока, с изменением его направления в интервале от начального до обратного, преобразуют в маршевую тягу с помощью минимум одного криволинейного профильного перепускного канала с профильными рабочими лопатками на внутренней поверхности, ориентированными поперек перепускаемого обратного потока рабочего тела. Осуществление данного способа возможно с помощью устройства, содержащего по меньшей мере минимум один криволинейный профильный перепускной канал для перепуска обратного потока рабочего тела, на внутренней поверхности которого профильные рабочие лопатки выполнены охватывающими обратный поток и поперек него ориентированы. Недостатком данного устройства являются большие гидравлические потери на разворот потока и трение о профильные рабочие лопатки, а также наличие дополнительной силы, действующей на поверхность поворотного устройства, направленной в сторону, противоположную направлению силы тяги и приводящей к тому, что выигрыш от вязкостных эффектов трения об обратный канал становится меньше потерь тяги на трение и разворот потока.
Известен способ повышения тяги двигателя, относящийся к бесклапанным-пульсирующим воздушно-реактивным двигателям, в частности к двигателям беспилотных летательных аппаратов. Способ заключается в повышении реактивной тяги бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя за счет циклического выброса продуктов сгорания и всасывания атмосферного воздуха. Во впускном канале в цикле всасывания одновременно осуществляют генерацию двух кольцевых вихрей. Одновременная генерация в цикле всасывания двух кольцевых вихрей интенсифицирует массоперенос и горение, что приводит к росту амплитуды пульсаций давления и росту тяги двигателя (RU 429366 С2, F02K 7/02).
Недостатком данного способа является незначительное увеличение тяги и большие потери полного давления в камере сгорания.
Известен способ повышения тяги двигателя, заключающийся в использовании реакции газов, выбрасываемых из резонаторной трубы, и эжектировании атмосферного воздуха. Во время цикла всасывания дополнительно используют энергию возвратного течения газов в резонаторную трубу посредством установки поворотного колена, расположенного внутри эжектора, для создания во входной части последнего дополнительной вертикальной подъемной силы.
В другом варианте осуществления способа увеличения силы тяги пульсирующего воздушно-реактивного двигателя вертикального взлета во время цикла всасывания дополнительно используют энергию возвратного течения газа в резонаторную трубу посредством выполнения механических элементов, установленных в хвостовой части резонаторной трубы в виде решетки крыловых профилей, располагаемых с нулевым углом атаки, для создания дополнительной вертикальной силы. Изобретение направлено на увеличение силы тяги пульсирующего воздушно-реактивного двигателя вертикального взлета (RU 2333378 С2, F02K 7/02).
Недостатком данного способа является увеличение веса двигателя и снижение прироста тяги при большой скорости полета.
Предлагаемый способ повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя заключается в том, что в канале наружного контура перед соплом устанавливают направляющие лопатки, обеспечивающие закрутку потока воздуха наружного контура. В результате, за срезом сопла внутреннего контура образуется зона пониженного давления, которая позволяет увеличить перепад давления на турбине и повысить скорость газового потока, вытекающего из внутреннего контура. При этом увеличиваются частота вращения и мощность турбины низкого давления, что приводит к возрастанию расхода воздуха через двигатель. Увеличение расхода воздуха и скорости газа, вытекающего из сопла внутреннего контура, приводит к возрастанию тяги двигателя. Благодаря установке в канале наружного контура направляющих лопаток, имеющих незначительный вес, обеспечивается существенное увеличение тяги при практически неизменном весе двигателя.
Схема варианта конструктивного исполнения предлагаемого способа повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя представлена на рис. 1. Двигатель содержит вентилятор 1, компрессор 2, камеру сгорания 3, турбину высокого давления 4, турбину низкого давления 5, сопло внутреннего контура 6, направляющие лопатки 7, создающие закрутку потока, и сопло наружного контура 8.
Образование за срезом сопла внутреннего контура зоны пониженного давления подтверждено расчетным путем. На рис. 2 представлено расчетное поле статических давлений, формирующееся за срезом сопла двухконтурного реактивного двигателя. Расчет проведен с использованием пакета газодинамических расчетов ANSYS Fluent при параметрах, показанных на рис. 2.
Способ повышения тяги двухконтурного турбореактивного двигателя, содержащий вентилятор, компрессор, камеру сгорания, турбину высокого давления, турбину низкого давления, сопло внутреннего контура и сопло наружного контура, отличающийся тем, что в канале наружного контура перед входом в сопло устанавливаются направляющие лопатки, позволяющие получить за срезом сопла внутреннего контура зону пониженного давления, что обеспечивает увеличение скорости истечения из сопла внутреннего контура и возрастание расхода воздуха через двигатель.
www.findpatent.ru
Скоростная характеристика ТРД показывает изменение тяги и удельного расхода топлива от изменения скорости полета.
Скоростная характеристика строится при следующих условиях: Н = пост., п = пост., Тз = пост., т. е. при полете, ни постоянной (неизменной) высоте, при работе двигателя на 'постоянные числах оборотов и при неизменной температуре газов перед турбиной.
Скоростная характеристика турбореактивного двигателя показана на рис. 49. Как видно из рисунка, тяга двигателя с увеличением скорости полета от нуля до 700—900 кмiчас медленно уменьшается, примерно до 80% от тяги, которую развивал двигатель при работе на месте (от РМАКС).При дальнейшем увеличении скорости тяга начинает возрастать.
Рис. 49. Скоростная характеристика ТРД.
Чем объяснить такой характер изменения тяги с увеличением скорости полета?
Тяга, как мы знаем, определяется произведением секундного расхода воздуха на разность скоростей воздушного Потока на выходе издвигателя и на входе в него:
До скорости полета 700—900 км/час секундный расход воздуха растет очень медленно, а разность скоростей с5 - со уменьшается очень сильно, поэтому тяга ТРД падает.
При скоростях полета свыше 700—900 км/час за счет скоростного напора секундный расход воздуха GСЕК начинает увеличиваться быстрее и, хотя разность скоростей с5 - сопродолжает уменьшаться, тяга ТРД начинает увеличиваться.
Удельный расход топлива с увеличением скорости полета непрерывно увеличивается.
Удельный расход топлива определяется по уравнению:
При увеличении скорости полета будут изменяться разность температур Т3 — Т2и удельная тяга.
С увеличением скорости полета за счет торможение потока увеличивается температура воздуха на входе в компрессор и соответственно увеличивается температура воздуха на входе в камеру сгорания Т2.
Рис. 50. Изменение удельного расхода топлива по скорости полета.
При постоянной температуре газов за камерой сгорания Т3разность Т3 — Т2будет уменьшаться. Эта разность температур определяет количество тепла (а следовательно, и количество топлива), расходуемого на нагрев одного килограмма воздуха.
Удельная тяга с увеличением скорости полета уменьшается быстрее, чем разность температур Т3 — Т2, поэтому удельный расход топлива увеличивается.
Для выполненных турбореактивных двигателей удельный расход топлива при работе на месте (когда скорость полети с0= 0) на максимальных оборотах лежит в пределах 0,80—1,05 (кг топл/кг тяги в час) и при увеличении скорости полета до 1000 км/час повышается до 1—1,5 (кг топл/кг тяги в час).
Удельный расход топлива на скорости полета 1000 км/час, превышает удельный расход топлива при работе двигателя на земле на месте примерно на 35—40% (рис. 50).
poznayka.org
