> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Топливобензин с уд
Топливобензин с уд
Топливо—бензин с уд. весом. . 0,86
Полученная мощность 194 kw
Температура камеры 340 — 490°С
Число камер 6
Температура выхлопа 560°С
зы—х
Число циклов в мпп. иа 1 камору 40 Время сгорания—расширения. . 0,25 sek. Термический эффектней, коэф. полезп. действ.
с учетом компрессорн. группы. . 14,2%
По проекту Гольцварта построено 5 Т., начипая с 1908 г.: 1) N=50 л. с.; п== 3.000 об./мин., 6 камер сгорапия по 50 литров каждая; 2) в 1910 году N=1.000 л. с., 10 камер по 200 литров; 3) в 1914 году N== 700 kw, 10 камер по 230 литров, при на
грузке 540 Inv дала коэфф. полоз, действия 14,6% с учетом компрессорной группы; 4) в 1920 году N=5.000 k v, п=1.000 об./мпп., 8 камер по 1.000 литров; 5) 1919 г. N== 300 Inv, n=3.000 об./мип. Первые 3 Т. с вертикальным валом, 4-я и 5-я с горизоп-тальпым. Первые четыре па газовом топливе, б-я—на жидком.
На фигуре 22 дана диаграмма давлепин по времени в Т. Гольцварта, результаты испытаний которой приведены выше. Полный цикл продолжается 1,5 sek.; сгорание и расширение—0,25 sek., давление сгорапия до 15 атмосфер
Заслуживает упоминания Т. Жельи (Zse-lyi) (испытана в машин, лабор. при Высшей технической школе в Будапеште; фигура 23). Т. работает по смешанному циклу (w=const и р=const), больше приближаясь к v=const,
я относится к чисто реактивному типу. Через полый неподвижпый вал а подается газ и чорез золотите е попадает во вращающийся барабан b. Барабан радиальными перегородками разделен па 4 камеры сгорапия. Из каждой камеры выходит труба d, загнутая назад подобно Сегнорову колесу. h — запальная своча, g — контакт к этой свече. Поело вспышки в каморе, абгазы вытекают чероз трубу d и вращают барабан b. За счет инерции газового столба в трубе d и центробежной силы в камеро создается раз-режеппе, и через клапан / поступает воздух, а через золотник I — газ, около h происходят вспышки, и цикл повторяется. Испытания были, повидимому, мало удачными. Неудобство конструкции то, что трубы d при вращении оказывают большое сопротивление, пропорциональное кубу числа оборотов, для лучшего же использования энергии газовой струи надо давать большее число оборотов. Жельи предусматривает постановку обыкновенного активного колеса для использования выходящей скорости из труб d. Суммарный объём четырех камер исполненной турбины составлял около 1 литра, длина труб d — 280 миллиметров., их диаметр 16 миллиметров., число оборотов изменялось от 500 до 1.110. Опытов с нагрузкой не было. Прототипом этой Т. была Т. Караводина (Karavodine, Париж), испытанная в 1903 г. гн=2,4% N== 1,6 л. с. Это—первая газовая Т., какая была испытана и работала достаточно устойчиво.
Т. газовые с псстояппым давленном сгорания (р — const) были построены в 1903—04 г. фирмой Societd anonyme des Turbomoteurs в Париже по проекту Арманго и Лемаля (Armengaud, Lemale). 1-я Т. типа Лаваля (смотрите XXXI, 288), диаметр колеса 150 миллиметров.; число оборотов 20.000 в минуту; 4 сопла
с минимальным диаметром=8,7 миллиметров., компрессор поршневой. Результаты испытаний следующие: мощность=25,5 лошадиных сил. без компрессора; топливо—параффин, состав рабочей смеси повесу: воздуха 19; воды 7,7; па-раффина 1. Расходы параф. 0,67 килограмм./д.с/час. Температура в каморе 1.800° С; темп, при входе в сопло 600°С; температура при выходе из турбины 500°С. Термически коэф. пол. действ, без учета работы компрессора 9,5%, с учетом компрессора—4%.
2-я Т. — типа Еёртяса (смотрите XXXI, 269). Диаметр колеса —950 миллиметров., число оборотов 4.250 в минуту; 33 сопла с d dmin=10 .мм.;
Турбокомпрессор 3-х корпусный 22 ступепп по проекту Рато (Rateau) выполнен фирмой Brown Boveri C-ie. Диск и каждая лопатка охлажтолись водой. Абгазы по выходе из камеры сгорания проходили по длинной трубе, где охлаждались вспрыскиванием воды. Термический коэфф. пол. действия без учета компрессора — 5,2«/„, с учетом—ниже 3%.
На фигуре 24 дапа схематическая конструк-ИЕя камеры сгорания 1-й Т.: через отвер-
| rit — относительный коэфф. пол. действ. Т., :как таковой;
г1к— изотермический коэфф. пол. действ, компрессора;
Т)gt — термический коэфф. под. действ, газовой Т.,
То будем иметь сдедуг щее соотношение:
Nr4--N0
V — В~ //„ (i3е’
Керосин
ГЛискстпе I входит воздух, Е — камера сгорания, обмуровапнан карборундом; топливо подходит к форсунке у С D — колпачок, защищающий платиновую спираль, по которой проходит ток (клемма В)—устройство служит для подогрева топлива; в патрубок У7 поступает вода и, омывая камеру, выходит через отверстие Н уже в парообразном состоянии и смешивается с абгазами, понижая их температуру; парогазовая смесь поступает в сопло G и на колосо К-
Этими конструкциями и исчерпываются псполпеипые газовые Т., как таковые. Имеется большое число выполненных конструкций Т., работающих па выхлопных газах поршневых двигателей, па них мы остановимся ниже, по эти машины но являются действительно газовыми Т., так как рабочее толо (абгазы двигателя) они получают уже готовое. Таким образом, мсжно говорить лишь о патентных формах и некоторых попытках в разрешении проблемы газовой Т. Если мы обозначим через:
Nt — мощность в лошадиных силах идеальной Т.;
Nk — мощность в лошадппых силах идеального изотермического компрессора, подающего воздух для данной Т.;
N0 — мощность в лошадиных силах, затрачиваемая на охлажделие;
В — часовой расход топлива в действительной газовой Т. кгр /час.;
Ни — теплотворпая способность топлива cal./ligr.;
где 632 — тепловой эквивалент одного лошадиного силочаса. Из этого выражения ясно видно влияние всех основпых, факторов: необходимо стремиться к увеличению tyi ri/c и 11 уменьшению Nk и N0. Совершенно неправильный взгляд считать охла
ждение единственным затруднеппом, все факторы— N0, Nt, Nk, nt, щ—так или иначе зависят друг от друга и по -своему влияют на Vfft
Т. Гольцварта дала т]=14%; но зная точно всех факторов, мы можем f gt представать в виде ряда отношений:
3 «1-х
V
19—5 24—10
Too ’яли “ Too ’пли —
34-20 100 ’
или
44—30 100 ’
где первая цифра дает Ntr,t в % от
В-Ни
631 >
/ДГ,
а вторая ( — + Н0) таклсе в %. Допустим,
что 7)/ в Т. Гольцверта составляет 60%, и пусть нам удалось увеличить его до 75%
Фигура 2G.
(то есть ва 25 о/0 сравнительно с 60 о/0=т)Д тогда для четырех вышенаписаииых отношений получим уже другие, а именно: 18,8; 20; 22,5 и 25% вместо 14%. Мы ничего не меняли, %, т,к и N0 остались прежними, и видим сильное влияние щ па т)#г.
Этим примером мы хотим показать, что дело не в одном охлаждении и что, если бы удалось в газовой Т. получить около 75 — 80% (что ужо имеется в паровых Т.), то, несмотря на трудности охдаждопия, мы близко подошли бы к решению проблемы. Диалогично—для i)k, особенно в Т. с постоянным давлонпем сгорания. Вполне правильна также мысль совсем освободиться от отдельного компрессора и сделать его органическим целым с самой 1. Очень интересная идея в этом направлении принадлелсит Порвсту.
Т. Нернста (Nernst) представляет собой чисто реактивную Т. (фигура 25). Камера е вращается за счет реактивной силы струи, вытекающей из сопел f. Но трубе а подается газ, по кольцевой трубо Ь — вездух, газ смешивается с воздухом в пространстве С, причем за счет центробежной силы и ras, и воздух сжимаются, и в пространстве С смесь залсигастся. Т. работает с постоянным да-вловием сгорания (/;=e nst). Таким образом, в этой Т. мы по имеем отдельного компрессора, а Т. и компрессор представляюторганическое целое. Т. имеет низкий коэфф. полезного действия (подсчитанный теоретически), так как слсатио в пространство С, при выполнимых скоростях вращения, подучается в 1,5 — 2 атмосфер abs, что явно недостаточно, так как характер зависимости к. пол. действ, от степени снсатия в газовой Т. тот лее, что и в двигателях внутреннего сгорания (смотрите), то есть коэфф. пол. действ, падает с уменьшением степени сжатия.
Стремление к устранению компрессора привело к целому ряду нреддолсений, где сжатие рабочей смеси осуществляется помощью частью расширившихся продуктов сгорания (liischof, Westinghouse, Hartmann, Bac.tz и др.). Процесс протекает следующим образом: продукты сгорания с начального давления (Ч/ЗО атмосфер) расширяются в сопло до некоторого промелсуточного (6 — 10 атмосфер) и, после работы па колесе, поступают в другую камеру, где производят слсатие свежей смеси до 3—4 атмосфер; после чего в этой камера происходит зажигание. Идей вряд ли молено призпать удачной, так как горячие продукты сгорания промелсуточного давлония ( 10 атмосфер) могут нрелсдевременно воспламенить свелсую смесь, и цикл будет сорван.
Кроме чисто газовых Т., существует особый тип Т., работающих ва отработанных
газах двигателей внутреннего сгорания. Примером такой конструкции служит турбовоздуходувка (смотрите XLY, ч. 3, прил. 323“, 328“/42), фирмы Brown Boveri C-ie (фигура 26), дающая воздух для наддува в цилиндр 4-хтактного двигателя Дизеля (способ Бюхи) и работающая на выхлопных газах этого двигателя; t — колесо Т., SL и % — каналы, куда подводятся абгазы двигателя, эти каналы могут частичпо изменять нарциадьность колеса; I — вход воздуха, vt и v2—колеса воздуходувки. Второе колесо имеет переставной диффузор для целей регулировки по нагрузке двигателя. Двигатель — швейцарской фирмы. Расход топлива с наддувом 177 гр./л. с./ч. Мощность без наддува 850 л. с., с наддувом до 1.600 л. с.
С появлением насосов Гемфри (смотрите XXIX, прил. 657759), которые доказали возможность экономичного сжигания топлива в присутствии водяпого зеркала, появился особый вид газовых Т. — мокро-газовые, в которых давление сгорапия передается водяному столбу и па лопатках колеса работают не абгазы, а вода. На фигуре 27 представлена мокро-газовая Т. Дэнлоп (Dunlop). В камере b происходит расширение сгоревшей смеси, столб воды гонится чероз колесо с которое вращается; пройдя колесо с вода попадает в трубу а, которая кончается камерой, аналогичной камере Ь, то есть в то время как в камере Ь происходит расширение, в это время в камере а происходит сжатие, и обратно. Недостатками этой схемы является: 1) переменная скорость воды по времени, из-за чего вода поступает па колесо с сздесь мы связаны пе ускорением силы тя-лсести, а центробелспым ускорением=со2 г (м — угловая скорость вращения камеры, г—внутренний наименьший радиус водяпого зеркала), и его величина зависит в сильной стопеяи от нашего желания. Но и в этой Т. не устрапеа ударный вход па колесо С, для различных момсптов течения процесса.
Фигура 29.
Фигура 28,
Устранение обопх недостатков мы имеем в Т. проф. Штаубера (Stauber). На фигуре 29 и 30 дана схема этой Т. Фигура 30 даег ок-рулшый разрез по кривой А1—By—В2—А2 (фигура 29), развернутый в плоскость. Фиг.29 дает ступенчатый разрез по А2 D% ВуАу (фигура 30), причем камера Ау наверху и Ау внизу (фигура 30) представляют одну камеру. Па фигура 29 и 30 изображен момент вспышки в камеро Ау (внизу и наверху одновременно, так как это одна камера). Бода из камеры Ау вытекает только через лопатку By (фпг. 30) и через канал Су, попадает в лопатку D.2 и камеру А2, где и происходит сжатие (при чем опять“ одновременно наверху и внизу,
ударом, что вызывает большие гидравлические потери па удар, 2) небольшое число циклов в минуту—10-15 — во избелсание большого волнения поверхности воды (ускорение движения воды должпо быть всегда меньше ускорения силы тяжести). Из-за этого получается очень громоздкая конструкция.
Этот недостаток устраняется в Т. Maag (фигура 28, D. R. Р. № 315191, 1917 г.). Камера сгорания Ау А2 вращается, налитая в пей вода располагается по периферии, сгорание лее рабочей смеси происходит у цоптра. Лопатки С — неподвижны. На фигуре 28 изо-бралсен момент конца расширения, продувки и зарядки свежей газовой смесью камеры А2, в камере лее Ау происходит сжатие, в следующий момент в камере Ау будет вспышка, вода через лопатки By — С — В2 погонится в камеру А2, где начнется слеатие рабочей смеси, и так далее В этой Т. можпо значительно увеличить число циклов в минуту, так как
фпг. 30). Когда камера А2 придет в гюлолсе-пие А„ (фпг. 30), в точке Z золотнпка Sy произойдет зажигание смеси в камере А„, и вода через капал Сп начинает вытекать аналогично Ау—В,—Су—D2. Таким образом, через лопатки By вода всегда вытекает, а в лопатки D2 (фигура 30) всегда втокаст. Углы
By и D2 постоянны (By=D2), углы же лопаток Су все переменил и выполнены так, что как вход па лопатки Су пз лопаток By, так и вход на лопатки D2 пз лопаток Су—безударный. Через канал I золотника S> и окно т происходит продувка, причем абгазы уходят через окно т в канал а золотника Sy (фигура 30). Через канал g золотника S2 происходит подача свежей газовой смеси. Таким образом, в этой Т. устранен ударный вход, и число циклов может быть доводено до 1.500—2.000 в минуту. Но конструктивное выполнение этой машины является безусловно крайне слолсной задачей. Разработкой этой Т. запягы в настоящее время германские фирмы: Allgemeine Elektriziiats-Gesellschaft; Siemens-Schiickertwerke; Krupp; Maschinen Fabrik Augsburg-Niirnberg. Первая опытная модель, построенная для работы сжатым воздухом, доказила правильность динамических соотношений и могла принимать нагрузку.
Литература: Stodola, «Die Dampt- imd Gasturbinen», 5 и C Auf.; Schille, «Technische Thermo dynamik», 4 Aufl., II В.; его же, «Die Gas- und Olturbine» (Elektrotechn. Zeitschrift, 3921, Heft 29 и 30); H. Flolzwarth, «Die Gasturbi-ne», 1911; его же, «Dio Entwicklung der Holzwarth— Gasturbine seit 1914», 1920; его же, «Der Wirkungsgrad der Explosions-Gasturbine», V. d. I, 1912; A. Stodola, «Zum Wirkungsgrad der Explosions-Gasturbine», У. d. I, 1912; Moyer, «Steamturbines», 1924, 5 Ed.; Gentsch, «Die Arbeit an der Gas- und Olturbine», 1924; его же, «Unter-suchung liber die Gas-und Ol-Gleichdruckturbi-ne>, 1924; «The Gas Turbine in Theory and Practice» (Engineer, 1923, May 4): «The Iron Age», Nov. 20 and 27, 1924; Forbes, «The internal combustion turbine» (Engineer, 1922, Sept. 1); Eyermann-Schulz, «Die Gasturbinen, Hire geschiclitliche Entwicklung, Tlieorie und Bauart», 2 Aufl., 1920; Маковский, «Опыт исследования газовой Т. с постоянным давлением сгорания».
Вл. Уваров.