Центробежный нагнетатель - Centrifugal-type supercharger

Центробежный нагнетатель - это специализированный тип нагнетатель который использует центробежную силу, чтобы протолкнуть дополнительный воздух в двигатель. Увеличенный поток воздуха в двигатель позволяет двигателю сжигать больше топлива, что приводит к увеличению выходной мощности двигателя. Центробежные нагнетатели обычно прикрепляются к передней части двигателя с помощью ременной передачи или зубчатой ​​передачи от коленчатого вала двигателя.

Типы центробежных нагнетателей

Центробежный нагнетатель используется во многих приложениях, включая, помимо прочего, автомобильную, грузовую, морскую, авиационную, мотоциклетную и UTV. Из этих приложений они чаще всего используются для увеличения мощности уличных транспортных средств и гонок. Хотя первый практичный центробежный компрессор был разработан в 1899 году,[1] Центробежные нагнетатели появились во время Второй мировой войны и использовались в самолетах, где они часто использовались в паре с их аналогом с выхлопным приводом, турбокомпрессор.[2] Этот термин относится к тому факту, что турбокомпрессоры представляют собой особый тип центробежного нагнетателя, который приводится в действие турбиной.[3]

В последнее время центробежные нагнетатели стали очень распространенными в современном автомобильном мире.[4] Иногда нагнетатели устанавливаются в качестве оригинального оборудования на некоторые автомобили, производимые сегодня. Центробежный наддув создает эффективные, компактные и дружественные к интеркулерам средства увеличения мощности как бензиновых, так и дизельных двигателей для самых разных гидроциклов, наземных судов и самолетов.

Автомобильные нагнетатели

Центробежные нагнетатели стали популярными на вторичном рынке в качестве дополнительного оборудования для повышения производительности.[5] По своей конструкции центробежные нагнетатели позволяют легко интегрировать промежуточное охлаждение воздух-воздух или воздух-вода.[6] Некоторые компании производят центробежные нагнетатели, а также предлагают их в виде законченных систем, которые могут быть легко установлены механиком или автолюбителем дома.

Нагнетатели для самолетов

Поскольку на больших высотах давление воздуха снижается, сжатие воздуха необходимо для того, чтобы двигатель самолета работал с максимальной эффективностью.

Стандартный функционал

Составные части

Компоненты центробежного суперзарядного устройства

Четырьмя основными компонентами центробежного нагнетателя являются улитка (корпус компрессора), диффузор, рабочее колесо и трансмиссия. Улитки обычно отливают в форму из алюминия, а не из других металлов из-за сочетания прочности, веса и устойчивости к коррозии. Затем улитки подвергаются прецизионной обработке в соответствии с конструкцией рабочего колеса.[7] Рабочие колеса имеют множество конфигураций, и уравнение Эйлера для насоса и турбины играет важную роль в понимании характеристик рабочего колеса.[8] Рабочие колеса часто формируются путем литья металлов в форму, а затем механической обработки, при этом рабочие колеса высочайшего качества изготавливаются из цельной заготовки.

Трансмиссия обеспечивает повышенное передаточное отношение от входного вала (приводимого от коленчатого вала двигателя) к выходному валу, к которому крепится крыльчатка (нередко частота вращения крыльчатки центробежного нагнетателя превышает 100 000 оборотов в минуту). Основными элементами центробежной трансмиссии зубчатой ​​передачи являются валы, шестерни, подшипники и уплотнения. Из-за высоких скоростей и нагрузок, которые должна выдержать трансмиссия, компоненты обрабатываются, шлифуются и собираются с очень жесткими допусками.

Процесс

Центробежный нагнетатель получает энергию от привода, на котором он установлен. В этот момент нагнетатель приводит в действие крыльчатку или небольшое вращающееся колесо. Рабочее колесо втягивает воздух в небольшой корпус компрессора (улитку), и центробежная сила направляет воздух в диффузор. В результате получается воздух под высоким давлением, но движущийся с низкой скоростью.[9] Затем в двигатель подается воздух под высоким давлением и низкой скоростью, где дополнительное давление дает двигателю возможность сжигать больше топлива и иметь более высокий уровень сгорания. Это приводит к более быстрому и более отзывчивому автомобилю благодаря большему объемному КПД двигателя.

Применение центробежных нагнетателей

Личное / рекреационное

Помимо использования в самолетах, которые привели к множеству улучшений в конструкции центробежных двигателей, более широкое использование центробежного нагнетателя было в значительной степени сосредоточено на рынке запасных частей для автомобилей.[10]

Улучшения в конструкции и технологии обработки позволили значительно повысить эффективность компрессора, а также конструкцию подшипников и уплотнений. Как надежный, безопасный и доступный (доллар за лошадиную силу) вариант повышения производительности автомобилей, грузовиков, лодок, мотоциклов и UTV, центробежный наддув стал жизнеспособным вариантом для энтузиастов производительности в самых разных областях применения. Благодаря простоте установки и тому факту, что во многих системах используется интегрированное промежуточное охлаждение, центробежный наддув продолжает набирать популярность в производственной индустрии.

Коммерческий

Технология центробежных нагнетателей также нашла свое применение в промышленности. Во многих отраслях промышленности пневмотранспорт в настоящее время является предпочтительным методом перемещения продукта или среды внутри объекта. Традиционно единственным источником воздушного потока такого объема считался Корни стиль компрессора. Благодаря эффективной конструкции центробежная технология сейчас широко используется, поскольку она обеспечивает значительную экономию энергии, более низкие температуры нагнетаемого воздуха и более тихую работу.[11]

Преимущества центробежных нагнетателей

Спектакль

Центробежные нагнетатели превосходят нагнетатели типа Рутса благодаря повышенной термодинамической эффективности (при сжатии воздуха выделяется меньше тепла).

Адиабатическая эффективность

Поскольку центробежные нагнетатели используют центробежные силы для сжатия воздуха, они обеспечивают более высокий КПД, чем конструкции прямого вытеснения, как с точки зрения энергопотребления, так и производства тепла. «Возможно, самый простой из всех нагнетателей, центробежный также может быть наиболее термически эффективным».[12] Со стороны компрессора турбокомпрессоры также имеют центробежную конструкцию и также отличаются высоким КПД.

Минимальная теплопередача

Центробежные нагнетатели обычно устанавливаются сбоку на передней части двигателя. Удаление нагнетателя от двигателя с помощью монтажного кронштейна значительно снижает передачу тепла от двигателя к нагнетателю во время работы. Для сравнения: сдвоенный винтовой вентилятор или вентилятор Рутса, расположенный в центре (впадине) двигателя, будет поглощать тепло (поглощение тепла) во время работы из-за теплопередачи от блока цилиндров и головок. Повышенный уровень температуры в нагнетателе напрямую влияет на температуру нагнетаемого воздуха, который затем поступает в двигатель. Более высокая температура воздуха на входе в двигатель приводит к снижению прироста мощности и повышенной вероятности повреждения двигателя в результате детонации внутри цилиндров. Смотрите также промежуточное охлаждение (увеличение плотности наддувочного воздуха).

Рекомендации

  1. ^ ["Турбонагнетатель", S.A.E. Journal, октябрь 1931 г.]
  2. ^ Пауэлл, Х. (июнь 1941 г.). "Он запрягал торнадо ..." Популярная наука. Bonnier Corporation. п. 67.
  3. ^ Википедия: Турбокомпрессор Турбокомпрессор
  4. ^ [Жиль, Т. (2012). Автосервис ?: Техосмотр, обслуживание, ремонт. Клифтон-Парк, Нью-Йорк: Делмар, Cengage Learning.]
  5. ^ [Кампизано, Джим (2001) «Настройка двигателя Mustang Performance», стр. 178]
  6. ^ [Корки Белл, заряженный! Стр. 108]
  7. ^ Центробежные нагнетатели http://www.procharger.com/centrifugalsupercharger.shtml
  8. ^ [Джапиксе, Дэвид. Конструкция и характеристики центробежного компрессора.]
  9. ^ [Онжье, Рональд Х. (2000). Центробежные компрессоры, стратегия аэродинамического проектирования и анализа.]
  10. ^ [Справочник по самовывозу Truckin ’. (2005). Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International.]
  11. ^ [Оценка мер по энергосбережению для очистных сооружений, Агентство по охране окружающей среды США, сентябрь 2010 г., EPA 832? R? 10? 005]
  12. ^ [Корки Белл, заряженный! Стр. 67]

внешняя ссылка