Центробежный нагнетатель - это специальный тип нагнетателя, который использует центробежную силу для увеличения давления воздуха в коллекторе, MAP. Увеличенное MAP позволяет двигателю сжигать больше топлива, что приводит к увеличению выходной мощности. Центробежные нагнетатели обычно прикрепляются к передней части двигателя с помощью ременной передачи или зубчатой передачи от коленчатого вала двигателя.
Типы центробежных нагнетателей [ править ]
Центробежный нагнетатель используется во многих приложениях, включая, помимо прочего, автомобильную, грузовую, морскую, авиацию, мотоциклы и UTV. Из этих приложений они чаще всего используются для увеличения мощности уличных транспортных средств и гонок. В то время как первый практический 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 турбокомпрессором с приводом от выхлопных газов . [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] Нагнетатели иногда устанавливаются в качестве оригинального оборудования на некоторые автомобили, производимые сегодня. Центробежный наддув создает эффективные, компактные и дружественные к интеркулерам средства для увеличения мощности как бензиновых, так и дизельных двигателей для самых разных гидроциклов, наземных судов и самолетов.
Автомобильные нагнетатели [ править ]
Центробежные нагнетатели стали популярными на вторичном рынке в качестве дополнительного оборудования для повышения производительности. [5] Центробежные нагнетатели по своей конструкции 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 [ править ]
Поскольку давление воздуха уменьшается с высотой, сжатие воздуха помогает поддерживать мощность двигателя при подъеме самолета.
Стандартный функционал [ править ]
Компоненты [ править ]
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 и последующей механической обработки, причем 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 выдерживать трансмиссия, компоненты обрабатываются, шлифуются и собираются с очень жесткими допусками.
Процесс [ править ]
Центробежный нагнетатель получает энергию от привода, на котором он установлен. В этот момент нагнетатель приводит в действие крыльчатку или небольшое вращающееся колесо. Крыльчатка 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.
Использование для нагнетателей центробежного типа [ править ]
Личные / развлекательные [ править ]
Помимо использования в самолетах, которые привели к множеству улучшений в конструкции центробежных двигателей, более широкое использование центробежного нагнетателя было в значительной степени ориентировано на рынок 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 [ править ]
Технология центробежного нагнетателя 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 компрессор типа Рутса . Благодаря эффективному дизайну центробежная технология сейчас широко используется, поскольку она обеспечивает значительную экономию энергии, более низкие температуры нагнетаемого воздуха и более тихую работу. [11]
Преимущества центробежных нагнетателей [ править ]
Производительность [ править ]
Центробежные нагнетатели превосходят нагнетатели типа Рутса за счет повышенной термодинамической эффективности (при сжатии воздуха выделяется меньше тепла).
Адиабатическая эффективность [ править ]
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 турбонагнетатели также имеют центробежную конструкцию и также отличаются высоким КПД.
Минимальная теплопередача [ править ]
Центробежные нагнетатели обычно устанавливаются сбоку в 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 за счет 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. См. Также промежуточное охлаждение (увеличение плотности наддувочного воздуха).
Ссылки [ править ]
- ^ ["Турбонагнетатель", журнал SAE, октябрь 1931 г.]
- ^ Пауэлл, Х. (июнь 1941 г.). «Он запрягал торнадо ...» Популярная наука . Bonnier Corporation. п. 67.
- ^ Википедия: Турбокомпрессор Турбокомпрессор
- ^ [Жиль, Т. (2012). Автосервис ?: Техосмотр, обслуживание, ремонт. Клифтон-Парк, штат Нью-Йорк: Делмар, Cengage Learning.]
- ^ [Кампизано, Джим (2001) «Настройка двигателя Mustang Performance», стр. 178]
- ^ [Корки Белл, заряженный! Стр. 108]
- ^ Центробежные нагнетатели http://www.procharger.com/centrifugalsupercharger.shtml
- ^ [Japikse, Дэвид. Конструкция и характеристики центробежного компрессора.]
- ^ [Aungier, Рональд Х. (2000). Центробежные компрессоры, стратегия аэродинамического проектирования и анализа.]
- ^ [Справочник по пикапу Truckin 'Custom. (2005). Сент-Пол, Миннесота: Motorbooks International.]
- ^ [Оценка мер по энергосбережению для очистных сооружений, Агентство по охране окружающей среды США, сентябрь 2010 г., EPA 832? R? 10? 005]
- ^ [Корки Белл, заряженный! Стр. 67]
Внешние ссылки [ править ]
- HowStuffWorks «Центробежные нагнетатели». http://auto.howstuffworks.com/supercharger4.htm