Turboahdin tehokkuus

Tämä artikkeli käsittelee hyötysuhde on suihkuturbiini vuonna ilmailu .

Tuotto ja tappioiden lähde

Tiivistyskysymys

Ongelman selitys

Aksiaalinen kompressori koostuu pyörivän siipien ja kiinteät säleet. Useat puristusvaiheet asetetaan sarjaan. Vaihe vastaa pyörivää ja kiinteää pyörää. Pyörivät pyörät liikkeelle ja imevät ilmaa, joka puristuu tämän vaikutuksen alaisena. Kiinteiden siipien tehtävänä on estää virtausta pyörimästä putkessa, koska se vähentäisi puristuksen tehokkuutta. Voidaan nähdä, että käytäväosa pienenee jokaisessa kerroksessa, mikä on merkki siitä, että ilma vie vähitellen vähemmän tilaa. Sillä turbiini , toiminta on samanlainen paitsi, että se on paineistettu ilma, joka asettaa turbiinin liikkeessä eikä päinvastoin.

Jokaisessa kompressorivaiheessa, kun paine on korkeampi kuin edellisessä vaiheessa, meillä on siis paradoksaalinen tilanne, jossa paineen gradientti on ilmavirran suuntainen. Ilma pyrkii siten paikoin palaamaan etulattiaan, mikä aiheuttaa vuotoja ( vuotoja ). Turbiinissa paineen gradientti on virtausta vastapäätä, mutta ilman paluu kompressoriin on mahdollista.

Vuodot vähentävät siis kompressorien ja turbiinien tehokkuutta (virtausnopeuden väheneminen reaktorin läpi ja hyödyllisen mekaanisen työn menetys). Näin ollen sillä on suora vaikutus moottorin hyötysuhteeseen, sen polttoaineenkulutukseen ja tuotettuun työntövoimaan.

Kompressorissa ja turbiinissa olevat vuodot voivat tietyissä käyttöolosuhteissa johtaa toiseen, erittäin vaaralliseen ilmiöön, jota kutsutaan pumppaavaksi kompressoriksi ( kompressorin ylijännite ), joka koostuu kuumien kaasujen paluusta ilman sisääntuloon. Ilman asianmukaista tiivistystä virtauskenttä voidaan kääntää päinvastaiseksi, minkä seurauksena moottori ei käynnisty, tehokkuuden menetys ( työntövoiman menetys ) ja mahdolliset imuliekit. Tähän liittyy räjähdys tai enemmän, jos ilmiö toistuu. Ensimmäisten osien osat ovat sitten vaurioituneet vakavasti. Tämä ilmiö otetaan huomioon suunnittelussa, ja tehokkaat tiivisteet mahdollistavat suuren pumppausmarginaalin. Mutta joskus tämä ilmiö ilmenee uudelleen, kun hylkeitä käytetään liikaa, mikä johtaa onnettomuuksiin tai lähellä ponnistuksia.

Vuotojen sijainti

Näitä vuotoja löytyy eri paikoista. Siksi on olemassa sinettejä, tässä tapauksessa:

  • kiinteiden siipien ja liikkuvan rungon välillä ( sisempi ilmatiiviste );
  • liikkuvien siipien ja staattorin välillä ( ulompi ilmatiiviste );
  • laakereiden ja laakereiden kohdalla .
Ratkaisut

Turvomoottoreiden tehokkuuden lisäämiseksi valmistajien on minimoitava nämä kaasuvuodot, joita esiintyy turbomoottorin kiinteiden osien ja pyörivien osien välillä. Jopa hyvin pieni nestehäviön väheneminen suljetussa osassa johtaa merkittäviin voittoihin asiakkaille (lentoyhtiöille), jos otetaan huomioon moottoreiden pitkä käyttöikä (useita tuhansia tunteja, l. Lentokoneiden moottoreiden määrä ja myyty lentokone). Insinöörit käyttävät "kontaktittomia" tiivisteitä. Tiivistetekniikoita on useita, riippuen vuotojen sijainnin ominaisuuksista.

Esimerkiksi pyörivän siiven pään ja staattorin välisen välyksen tapauksessa moottoreiden valmistajien löytämä tehokkain ratkaisu on tuoda siipi mahdollisimman lähelle koteloa ja asentaa pehmeä pinnoite koteloon. kotelo terien linjassa, mikä suojaa sitä kitkalta ja / tai mahdollisilta iskuilta näiden pyörivien elementtien avulla. Tämä pinnoite on valmistettu niin sanotusta hankaavasta materiaalista , mikä tarkoittaa, että sillä on ominaisuus, että se on helposti ontto terän päässä kontaktin sattuessa. Tämä on tuskin vahingoittunut ja jatkaa toimintaansa.

Nykyään hiomattomia päällystettyjä tiivisteitä käytetään laajalti lentokoneiden turboahtimissa, mutta myös muiden teollisuudenalojen turbiinissa ja kompressoreissa (erityisesti sähköntuotantosektorilla), molemmat kiinnostavat näitä pinnoitteita.

Aiheeseen liittyvät artikkelit