Компрессор в автомобиле что это такое

Диффузор как деталь фена

Рассмотрим, что такое диффузор в парикмахерском инструменте. Здесь это сменная насадка с крупным диаметром и узким основанием. Деталь дополнена равномерно распределенными шипами («пальцами») на перфорированном диске. Такое исполнение изначально разрабатывалось для сушки волос после химической завивки без эффекта их спутывания. Принцип срабатывания заключается в фиксации локонов и обеспечении бережного воздействия рассеянного воздушного потока.

Насадка-диффузор для фенаИсточник philips.com

Сегодня насадка-диффузор для фена используется, например, для увеличения объема прически. При этом можно оказывать воздействие как на прикорневую часть, так и по всей длине волос. Если добавить вращательные движения, то образуются завитки.

Для профессиональной деятельности можно укомплектовать инструмент набором из насадок. Это позволит работать с разными по длине волосами, чтобы добиться того или иного эффекта. Например, уменьшенные шипы с увеличенным диаметром наружного диска чаще используются для коротких стрижек и наоборот.

Разные варианты диффузоров для фенаИсточник pinimg.com

Иной вариант применения диффузора – массаж головы, где рациональнее выбирать модель с силиконовыми «пальцами» вместо пластиковых. Относительно шипов есть еще одно решение: открытые способствуют ускорению высушивания волос, а полые лучше фиксируют локоны. Для достижения желаемых результатов с максимальной эффективностью мастера рекомендуют использовать фен мощностью до 1800 Вт.

В этом видео парикмахер проводит обзор достоинств и недостатков разных диффузоров для фена:

Диффузор в ароматерапии

Главным рабочим элементом ароматического диффузора является тростниковая палочка. Она имеет пористую структуру, что объясняет свойство хорошо впитывать влагу. Наружная часть из-за контакта с воздухом подвергается высыханию. За счет погружения другого конца палочки в жидкость, она непрерывно смачивается. В результате создается эффект постоянного выделения аромата в воздух. Стоит отметить – можно корректировать объем выделяющегося запаха путем изменения количества палочек.

Декоративный аромадиффузорИсточник womanka.com

Жидкие составы бывают спиртовыми либо масляными. В зависимости от этого можно самостоятельно подобрать палочки, не только тростниковые. Например, для спиртосодержащих жидкостей хорошо подходят бамбук, ротанг или ива. А для масляной основы рекомендуется выбирать фибровые палочки с хлопковой основой.

По мере использования поры в теле палочек начинают забиваться. Это со временем снижает «производительность» аромадиффузора. Ситуацию можно исправить путем замены старых палочек на новые. Также практикуется нестандартное решение – тростинки просто переворачиваются. Такой подход незначительно, но продлевает срок службы изделий.

В этом видео рассказывается про электрические аромадиффузоры:

Коротко о главном

Термин диффузор имеет латинское происхождение со значением рассеивание или распределение.

Действие вентиляционных диффузоров направлено на работу со всем воздухом в обслуживаемом помещении: распространение свежего или забор отработанного воздуха, смешивание потоков.

Дополнительно вентиляционный диффузор предупреждает появление сквозняков, позволяет контролировать процесс проветривания комнаты воздействуя на скорость и направление потока, интенсивность воздухообмена.

При совместной работе с вентилятором диффузор косвенно продлевает срок службы прибора.

Диффузор для парикмахерского фена обеспечивает бережное воздействие воздушного потока на волосы, помогает создать объемные прически.

Как работают компрессоры

В атмосферных автомобилях забор воздуха осуществляется по следующей схеме:

• Опускаясь по цилиндру вниз, поршень создает разреженную среду.
• В результате уменьшения давления воздух засасывается в камеру сгорания, где он впоследствии смешивается с топливом, сжимается поднимающимся поршнем и воспламеняется.

Здесь объем поступающего воздуха ограничивается рабочим объемом цилиндра, соответственно для моторов атмосферного типа единственным способом повышения мощности является увеличение внутреннего объема.

Двигатель с установленным компрессором

Установленный же компрессор позволяет использовать возможность воздуха сжиматься под внешним воздействием. Создаваемое его рабочими элементами давление заставляет цилиндры наполняться большим объемом воздуха, а горючая смесь, соответственно, получает больше кислорода. Добавляя к нему увеличенный объем топлива, удается получить больше энергии, которая при сгорании смеси толкает поршень и создает момент движения.

Для эффективного нагнетания воздуха рабочие элементы компрессора (роторы или крыльчатка) должны вращаться быстрее коленчатого вала. Достичь этого позволяет установка шестерней разных размеров: ведущая звездочка больше, чем приводные шестерни нагнетателя. Благодаря этому удается достичь частоты вращения в 50 000 об/мин. и более.

Дополнительно увеличить объем подаваемого в цилиндры воздуха позволяет установка интеркулера. Этот агрегат охлаждает воздух, выходящий из компрессора, в результате чего газ дополнительно сжимается.

Средний прирост мощности на автомобилях, оборудованных компрессорами, в сравнении с атмосферными аналогами составляет 35-45%, кроме того, примерно на 30% возрастает крутящий момент. 

Типы

Устройство камер сгорания баночного типа для газотурбинного двигателя, смотрящего на ось через выхлоп. Синий цвет указывает путь охлаждающего потока, оранжевый указывает путь потока продуктов сгорания.

Может

Камеры сгорания банок представляют собой автономные цилиндрические камеры сгорания. Каждая «канистра» имеет свою топливную форсунку, воспламенитель, гильзу и кожух. Первичный воздух из компрессора направляется в каждую канистру, где он замедляется, смешивается с топливом и затем воспламеняется. Вторичный воздух также поступает из компрессора, где он подается за пределы гильзы (внутри которой происходит горение). Затем вторичный воздух подается, обычно через прорези в гильзе, в зону сгорания для охлаждения гильзы с помощью тонкопленочного охлаждения.

В большинстве случаев вокруг центральной оси двигателя расположено несколько баков, и их общий выхлоп подается на турбину (турбины). Камеры сгорания баночного типа наиболее широко использовались в первых газотурбинных двигателях из-за простоты их проектирования и тестирования (можно тестировать одну банку, а не всю систему). Камеры сгорания баночного типа просты в обслуживании, поскольку необходимо снимать только одну банку, а не всю секцию сгорания. В большинстве современных газотурбинных двигателей (особенно для самолетов) не используются камеры сгорания, поскольку они часто весят больше, чем альтернативы. Кроме того, перепад давления в баллоне обычно выше, чем в других камерах сгорания (порядка 7%). Большинство современных двигателей, в которых используются камеры сгорания, представляют собой турбовальные двигатели с центробежными компрессорами .

Канюльный

Канальная камера сгорания газотурбинного двигателя, ось обзора на выхлопе

Следующий тип камеры сгорания — канальная камера сгорания; этот термин является чем-то вроде «кольцевой банки». Подобно камере сгорания баночного типа, кольцевые камеры сгорания имеют отдельные зоны сгорания, содержащиеся в отдельных вкладышах с собственными топливными форсунками. В отличие от баллонной камеры сгорания, все зоны горения имеют общий кольцевой (кольцевой) кожух. Каждая зона горения больше не должна служить сосудом высокого давления. Зоны горения также могут «сообщаться» друг с другом через отверстия в гильзе или соединительные трубы, которые позволяют некоторому количеству воздуха течь по окружности. Выходящий поток из канальной камеры сгорания обычно имеет более однородный температурный профиль, что лучше для турбинной секции. Это также устраняет необходимость в каждой камере иметь собственный воспламенитель. Как только огонь загорится в одной или двух банках, он может легко перекинуться на другие и зажечь их. Этот тип камеры сгорания также легче, чем тип камеры сгорания, и имеет меньший перепад давления (порядка 6%). Однако трубчатую камеру сгорания может быть труднее обслуживать, чем баночную камеру сгорания. Примеры газотурбинных двигателей , использующих в камеру сгорания канюли включают General Electric J79 турбореактивный двигатель и Pratt & Уитни JT8D и Rolls-Royce Tay турбовентиляторных .

Кольцевой

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, ось при взгляде через выхлоп. Маленькие желтые кружки — это форсунки для впрыска топлива, а большее оранжевое кольцо — сплошная гильза для зоны сгорания.

Последний и наиболее часто используемый тип камеры сгорания — это полностью кольцевая камера сгорания. Кольцевые камеры сгорания избавляются от отдельных зон горения и просто имеют сплошную футеровку и кожух в кольце (кольцевом пространстве). У кольцевых камер сгорания есть много преимуществ, включая более равномерное сгорание, меньший размер (следовательно, меньший вес) и меньшую площадь поверхности. Кроме того, кольцевые камеры сгорания имеют тенденцию иметь очень однородные температуры на выходе. У них также самый низкий перепад давления из трех конструкций (порядка 5%). Кольцевая конструкция также проще, хотя для испытаний обычно требуется полноразмерный испытательный стенд. Двигатель с кольцевой камерой сгорания — CFM International CFM56 . Почти все современные газотурбинные двигатели используют кольцевые камеры сгорания; аналогично, большинство исследований и разработок камер сгорания сосредоточено на улучшении этого типа.

Форсаж

Дожигатель (или повторный нагрев) — это дополнительный компонент, добавляемый к некоторым реактивным двигателям , в первую очередь к военным сверхзвуковым самолетам. Его цель — обеспечить временное увеличение тяги как при сверхзвуковом полете, так и при взлете (поскольку высокая нагрузка на крыло, характерная для конструкций сверхзвуковых самолетов, означает, что скорость взлета очень высока). На военных самолетах дополнительная тяга также полезна в боевых ситуациях. Это достигается за счет впрыска дополнительного топлива в струйную трубу после (то есть после ) турбины и его сжигания. Преимущество форсажа — значительно увеличенная тяга; недостатком является его очень высокий расход топлива и неэффективность, хотя это часто считается приемлемым в течение коротких периодов времени, в течение которых он обычно используется.

Реактивные двигатели называются « мокрыми», когда используется дожигание, и « сухими», когда двигатель используется без дожигания. Двигатель, производящий максимальную тягу во влажном состоянии, работает на максимальной мощности или на максимальном повторном нагреве (это максимальная мощность, которую может выдать двигатель); двигатель, производящий максимальную тягу всухую, находится на военной мощности или максимально сухой .

Как и в случае с основной камерой сгорания в газовой турбине, камера дожигания имеет как корпус, так и футеровку, которые служат той же цели, что и их основные камеры сгорания. Одно из основных различий между основной камерой сгорания и камерой дожигания заключается в том, что повышение температуры не ограничивается секцией турбины, поэтому камеры дожигания имеют тенденцию иметь гораздо более высокий рост температуры, чем основные камеры сгорания. Еще одно отличие состоит в том, что камеры дожигания не предназначены для смешивания топлива с первичными камерами сгорания, поэтому не все топливо сгорает в секции дожигания. Форсажные камеры также часто требуют использования пламегасителей, чтобы скорость воздуха в форсажной камере не позволяла выдувать пламя. Часто это обрывистые тела или «клиновидные желоба» непосредственно за топливными форсунками, которые создают локальный низкоскоростной поток так же, как купол в основной камере сгорания.

Виды компрессоров: описание

Объемные

Это тип компрессоров, в которых сжатие происходит за счет уменьшения объема камеры. К ним относятся: поршневые, винтовые, мембранные, жидкостно-кольцевые, роторно-пластинчатые и спиральные.

С момента изобретения первого компрессора в 1650 году было изобретено большое количество разных типов моделей, используемых в той или иной ситуации

Обратим внимание на те из них, которые продолжают оставаться актуальными

Поршневые

Классически распространены, хотя сегодня во многих сферах их уже активно вытесняют более перспективные винтовые. Могут быть как стационарными, с электродвигателем, так и мобильными, с мотором внутреннего сгорания и колесным/гусеничным шасси.

Главное, что нагнетание и подачу осуществляют поршни, передвигающиеся в гильзах, и это позволяет обеспечивать следующие эксплуатационные характеристики:

• давление до 500 бар;
• производительность больших газовых компрессоров может достигать 8000 м3/ч.

По конструкции они сравнительно сложны, поэтому в процессе работы требуют квалифицированного обслуживания.

Мембранные

Что делает компрессор такого типа, так это сжимает газ специальной пластиной, совершающей возвратно-поступательные движения благодаря штоку, зафиксированному на коленвале. В свою очередь, сама прокладка тоже закреплена – на камере, – и поэтому ей не нужны всевозможные уплотнители или кольца.

Данному виду присущи следующие преимущества:

• общая надежность конструкции;
• герметичность, а значит и высокий уровень нагнетания;
• безопасность и защита от коррозии;
• чистота (не нужно смазывать) и простота обслуживания.

Важная особенность: рабочая среда контактирует с мембраной и внутренними стенками камеры прибора, но не с атмосферой помещения или открытой площадки. Это позволяет перекачивать даже токсичные и вредные вещества , или, наоборот, ценные газы, утечки которых недопустимы.

Винтовые

Главным органом у них является роторная пара, вращающаяся и всасывающая воздух в корпус, состоящий из нескольких отделов. Проходя через систему резервуаров, клапанов и труб, рабочая среда охлаждается, очищается, нагнетается, после чего поступает к конечным потребителям.

Постепенно вытесняют собой поршневые модели – в силу следующих своих преимуществ:

• экономичнее, чем поршневые (затраты электроэнергии они снижают на 30%, а то и больше);
• развивают 8-13 атмосфер давления, при расходе воздуха до 85 м3/мин;
• надежны за счет простоты конструкции;
• компактны, отличаются низкой металлоемкостью;
• высокоэффективны – могут работать круглосуточно;
• поддаются автоматизации управления.

Пластинчато-роторные

Характер их действия – на вытеснение, с передачей толчкового импульса в процессе нагнетания. В их случае газ засасывается за счет увеличения объема камеры между пластинами, вставленными в ротор. Давление создается за счет того, что, когда ротор поворачивается, объем камеры потом уменьшается. Процесс повторяется циклически, с каждым оборотом ротора. Это приводит к созданию нужного давления (от 3 до 6 бар), вывод же осуществляется через патрубок.

Возвратно-поступательное движение отсутствует, и это залог стабильного хода. Подключение к электрическому мотору может осуществляться напрямую, что снижает потери энергии.

Динамические

Данное компрессорное оборудование – это установки либо центробежного, или же осевого типа. В первом случае газ попадает на рабочее колесо под действием центробежной силы и создает разреженное пространство со стороны всасывания. Давление повышается в диффузоре, гасящем поток. Во второй же ситуации рабочая среда перемещается между лопатками ротора, постепенно меняя свою скорость и сжимаясь.

Их эксплуатационные характеристики – это:

• Направление движения воздушных масс – либо продольное (центробежные), либо поперечное (осевые), либо даже диагональное (комбинированные).
• Число ступеней сжатия – от одной до нескольких.
• Вид привода – паровой, электрический или даже газотурбинный.
• Выходное давление – от 0,015 МПа (модели-«вентиляторы») и выше.

Что такое компрессор в машине?

Компрессором называется любой механизм, создающий на выходе высокое давление воздуха или другого газа. Используемые в автомобильных двигателях механические компрессоры работают от коленвала, крутящий момент которого передается посредством ременной либо цепной передачи. Кулачковые механизмы либо крыльчатка компрессора создают направленный воздушный поток, который подается в двигатель. Благодаря принудительному нагнетанию воздуха в цилиндры может закачиваться большее количество топлива, энергия сгорания увеличивается, вследствие чего возрастает и мощность мотора.

Следует отметить, что просто использовать больше бензина для увеличения мощности невозможно – для эффективного сгорания топлива требуется определенное количество кислорода. Таким образом, компрессор, по сути, является практически единственным возможным способом нарастить мощность двигателя, практически не изменяя его габариты и массу. Благодаря этому установка ДВС с механическим нагнетателем возможна даже на достаточно компактные и легкие автомобили.

Существующие рекомендации по выбору основных параметров

Профилирование — это построение профиля решетки, обеспечивающий в первую очередь заданное отклонение потока при соблюдении определенных требований к процессу течения, например, минимума потерь, максимума КПД или качества решетки, диапазона устойчивой работы, низкой виброакустике, а также конструктивных и технологических требований, таких как габариты, технологичность, возможность использования определенных материалов или методов изготовления и т.д. В данной работе будет рассматриваться, в основном, первая группа требований.

Существует два основных метода профилирования решеток турбомашин — по прямой и обратной задаче. При использовании прямой задачи форма средней линии профиля лопатки при заданных условиях на входе и выходе рассчитывается по аналитической кривой — окружности, параболе, лемнискате и т.д., а углы атаки, отставания и густоты решеток определяются по данным эксперимента или по прототипу.

Потери оцениваются либо по обобщенным экспериментальным данным, например fnp = f\DA, либо на основании расчета течений и потерь в решетке заданной геометрии.

При профилировании по обратной задаче форма средней линии профиля рассчитывается по заданному распределению газодинамических параметров вдоль нее. В качестве газодинамических параметров могут быть приняты распределения относительных скоростей , безразмерных давлений поперек канала и других типов нагрузок , в том числе форм-параметров пограничного слоя. Эффективность профилирования по обратной задаче определяется наличием гидродинамически целесообразного распределения нагрузок по профилю, которое получают из специальных экспериментальных исследований. Здесь данный метод не рассматривается.

Профилирование решеток осевых компрессоров на основе продувок плоских решеток является, по существу, комплексным методом, сочетающим элементы прямой и обратной задачи: на заданный треугольник скоростей «подбирается решетка, обеспечивающая требуемые отклонения потока при малых коэффициентах потерь» . Все обходимые параметры для построения профиля принимаются по результатам продувок. Основных геометрических параметров решетки здесь три: Лал, а4л и (b/t), т.е. (b/t) = Х Яд, а4л).

В диагональной решетке количество основных геометрических параметров возрастает на четыре: это относительный диаметр D = D4/D3, относительная высота h=hjhy, угол раскрытия образующих в меридиональной плоскости уд и угол наклона решетки к оси ут. В частном случае радиальной решетки, которая будет рассматриваться в дальнейшем, ут = 90, а относительная высота однозначно связана с D и уд, как следует из рис. 2.1. Обозначения геометрических параметров ясны из рисунка.

В таком случае количество факторов, определяющих геометрию решетки, увеличивается на два, а число экспериментов, которые необходимо было бы провести для получения зависимости (b/t = f(Aa,a4,D,h)) увеличивается на порядок (как число сочетаний без повторений элементов). Если бы обработка экспериментов по продувкам радиальных решеток проводилась по геометрическим параметрам, как в плоской решетке, то соответственно увеличилось бы количество решеток, имеющих при одинаковых а3л, F и 0экв, разные D и И, что усложнило выбор их параметров.

Положение усугубляется, если число каскадов более одного. В таком случае при расчетах диффузоров добавляется необходимость распределения степени уширения и относительных диаметров между каскадами. Из всего этого следует вывод, что поскольку обобщение продувок радиальных решеток по геометрическим параметрам в десять раз превышает объем продувок плоских решеток и по техническим и экономическим соображениям практически нереально, целесообразно максимально воспользоваться продувками плоских решеток, взяв на основу их газодинамические характеристики. Предварительно рассмотрим геометрию радиальных решеток.

Распределение диффузорности по каскадам

Из расчета по средним параметрам или из других источников будем считать известными для всего диффузора: _ Q — Сл=— — — степень кинематической диффузорности (или степень торможения скорости) в диффузоре; _ «зі_ угол потока на входе; — Сзі (Язі) — скорость (приведенную скорость) на входе; — hm =Лз,/А, — отношение высоты лопатки к диаметру; — Za — число лопаток (в первом приближении); — уд — угол раскрытия диффузора; -//азі » коэффициент загромождения канала пограничным слоем; _ Р зь Т зі — полные давление и температура.

Расчет начинается с распределения диффузорности по каскадам. Предельная степень диффузорности в одном каскаде не должена превышать величины С 1,8 -5- 2,0 (рис. 2.4). Из соображении стоимости и технологичности можно при Сд 2,0 ограничится одним каскадом, но для повышения эффективности целесообразно перейти к двухкаскадной конструкции. При Сд 1,8 следует использовать двухкаскадный диффузор, а при Сд 3,2 — трехкаскадный. В первом приближении вычисляется кинематическая диффузоров в одном каскаде как: Ci = цЩ, где п — число каскадов. В дальнейшем возможно перераспределение диффузорности между каскадами из их или иных соображении, но соблюдением условия С, 1,8.

Геометрические параметры каскада

Густота решетки определяется по графику рис. 2.11 либо для решеток с номинальным углом поворота (1), либо с максимальным качеством (2), в зависимости от требований к диффузору.

Угол выхода а и относительный диаметр Dt определяются из совместного решения двух уравнений: sinaAI = sinам —__ (4.1) д +Лд,»іп зі) (4.2) l-/(A,sinor3/) где /(D„ sin 0 ) = — 4- sin [0,5 (flf3/+ «4/)]» ht — по выражению (2.1). Значения отношения плотностей выхода к входу Д=А/7А, И отношение коэффициентов загромождения ма= Maul Мои определяются в процессе расчета газодинамических параметров. Далее в первом приближении радиальная решетка профилируется по методу, например, методу Шарохина с использованием формул (2.8) 4- (2.10), и конформно отображается на плоскую решетку с переменой толщиной слоя h, причем изменение толщины слоя вдоль оси починяется условию./ = const . Для сжимаемой жидкости условию/n = const отвечает соотношение prh = pxrx\ = const (4.3) Осевая и окружная координаты плоской решетки с fm = const рассчитываются по выражениям dx0= — г dy0=d p dr (4.4) Из плоскости конформного отображения можно перейти к физической плоскости, построить решетку с параметрами на входе с шагом f 7 2 /31=г31 ,где щ= — высотой / зі и осевой координатой х = г31х0, где х0 =х0(г)(4.4). Изменение высот вдоль JC определяется из соотношения (4.3). Л = =Ь,где р = —, F = — = /( „).

Данная решетка имеет одинаковые углы и одинаковые высоту в сходственных точках с радиальной решеткой, и как показано в , одинаковые с ней показатели.

Далее определяются параметры эквивалентной решетки с углом выхода по (3.16): ог4/ = arcsin [sin (а3/) Ft J с высотой h = hi\ = const и при известных углах на входе и выходе профилируется по известному способу как осевая плоская решетка. Средняя линия плоской решетки с h = var по данным эквивалентной корректируется по выражениям (3.17) и (3.18), и эта решетка отображается на радиальную с использованием зависимости (4.4).

Газовая турбина

Газовая турбина является наиболее сложным элементом ГТУ, что обусловлено в первую очередь очень высокой температурой рабочих газов, протекающих через ее проточную часть: температура газов перед турбиной 1350°С в настоящее время считается «стандартной», и ведущие фирмы, в первую очередь General Electric, работают над освоением начальной температуры 1500°С. Напомним, что «стандартная» начальная температура для паровых турбин составляет 540°С, а в перспективе — температура 600—620°С.

Стремление повысить начальную температуру связано, прежде всего, с выигрышем в экономичности, который она дает. Это хорошо видно из рис.16, обобщающего достигнутый уровень газотурбостроения: повышение начальной температуры с 1100 до 1450°С дает увеличение абсолютного КПД с 32 до 40%, т.е. приводит к экономии топлива в 25%. Конечно, часть этой экономии связана не только с повышением температуры, но и с совершенствованием других элементов ГТУ, а определяющим фактором все-таки является начальная температура.

Для обеспечения длительной работы газовой турбины используют сочетание двух средств. Первое средство — применение для наиболее нагруженных деталей жаропрочных материалов, способных сопротивляться действию высоких механических нагрузок и температур (в первую очередь для сопловых и рабочих лопаток). Если для лопаток паровых турбин и некоторых других элементов применяются стали (т.е. сплавы на основе железа) с содержанием хрома 12—13%, то для лопаток газовых турбин используют сплавы на никелевой основе (нимоники), которые способны при реально действующих механических нагрузках и необходимом сроке службы выдержать температуру 800—850°С. Поэтому вместе с первым используют второе средство — охлаждение наиболее горячих деталей.