تاریخچه توربوشارژرها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

مقدمـه

تاریخچه توربوشارژرها

درواسط سال 1960 به دلیل کاهش قیمت تمام شده موتورهای احتراق داخلی موجود و افزایش کاربرد آنها در ضمن کاهش جرم و حجم نسبی آنها نسبت به توان ایجاب می کرد که به موتورها هوایی داده شود که قبلاً فشرده شده است تا بدین ترتیب نسبت حجم سیالها در سیلندر موتور متعادل تر شود.

همین عوامل باعث شد تا در خودروهای دیزل، هواپیماها، مراکز صنعتی، کشتی ها، موتور مولد ژنراتورهای برق و به طور کلی در موتورهای احتراق داخلی در سال 1958 میلادی سوپر شارژر یا توربوشارژر با مدل و طراحی مختلف به حد تکامل خود برسد.

توربوشارژرها زیر مجموعه توربو ماشینهایی هستند که اثرات گریز از مرکز سیال را به منظور فشار آن (کمپرسورها) یا جاذب به مرکز را جهت کاهش فشار سیال (توربینها) بکار می گیرند، این توربوماشینها بیش از یک قرن است که مورد استفاده قرار گرفته اند.

شکل گیری ساختمان توربوشارژر رابطه مستقیم با تراکم تنفسی یا بازده تنفسی در موتور دارد، به این ترتیب که در اوایل توربوشارژر کمپرسوری بود که به صورت مکانیکی به موتور وصل می شد، همین عامل باعث می شد که قسمتی از توان مفید موتور مستقیماً صرف گردش کمپرسور شود به همین خاطر استفاده از این روش محدود شد، ولی با بکارگیری یک توربین هم محور با کمپرسور از این لحاظ که انرژی موجود در گازهای تخلیه اگزوز موتور را مورد استفاده قرار می داد، باعث بهبود بازده می شد، بدین ترتیب ساختمان توربوشارژرها با یک کمپرسور گریز از مرکز و توربین جریان شعاعی شکل کامل خود را بدست آورد.

اهمیت اصلی کاربرد توربوشارژر در موتور این است که به ازای قدرت خروجی معینی، وزن و حجم آن تقلیل می یابد. در موتورهای دیزل، توربوشارژر به بهبود محسوس در صرفه جویی سوخت منتج می گردد، به جز در موتورهای هواپیما، موتورهای اشتعال جرقه ای بنزینی را به ندرت توربوشارژر دار می کنند، چون موتورهای اشتعال جرقه ای بنزینی مدرن با استفاده از سوخت موجود، در بالاترین نسبت تراکم به کار می روند وتوربوشارژر کردن این نوع موتورها سبب می شود که نسبت تراکم پایین آید. بنابراین بازده نیز کاهش یابد، اما در موتورهای هواپیما، برای پرواز در ارتفاع زیاد و به منظور تأمین قدرت خروجی ویژه خیلی زیاد که در موقع بلند شدن هواپیما های سنگین لازم است، توربوشارژر برای موتور ضروری است.

در مراکز صنعتی (شرکت نفت، گاز، ایستگاههای تولید برق) به دلیل نیاز به توان بالای موتورها، صرفه جویی سوخت و خنک کاری سیلندرهای موتور کاربرد توربوشارژر از اهمیت بالایی برخوردار است.

لذا در این مجموعه سعی شده است تا شناخت کافی از این دستگاه و سیستم عملکرد آن تشریح گردد.

1- توربوشارژر و علل استفاده از آن

توربوشارژر دستگاهی است که از یک کمپرسور هوا (که معمولاً کمپرسور گریز از مرکز) و یک توربین جریان شعاعی یا جریان محوری یک طبقه تشکل شده است این دستگاه با استفاده از توربین خود قادر است انرژی گازهای خروجی از اگزوز یک موتور احتراق داخلی را گرفته و با کمپرسوری که گردش خود را از همان توربین می گیرد فشار هوا اتمسفر را متراکم و جهت تغذیه هوای تنفسی به موتور تحویل دهد.

توربوشارژر با تراکم تنفس در موتور، جرم هوای وارد شده را افزایش می دهد، همچنین باعث بالا رفتن بازده تنفسی می شود. به کارگیری یک توربین هم محور با کمپرسور، از این لحاظ که انرژی موجود در گازهای تخلیه را مورد استفاده قرار می دهد، باعث بهبود بازده کلی و بازده موتور می شود. علت اصلی استفاده از توربوشارژر کاهش قیمت تمام شده موتورها و افزایش میدان کاربرد آنهاست، توربوشارژر با ایجاد تراکم تنفس در موتور حجم و جرم نسبی موتور را نسبت به توان کاهش می دهد، البته توربوشارژر با تراکم تنفس منافع دیگری را به دنبال دارد.

کاهش دمان جداره های اتاق احتراق (سیلندر) و خصوصاً سرپیستون

بهبود تخلیه دود از سیلندر موتور، بنابراین افزایش بازده تنفسی

کاهش دمای گازهای تخلیه، بنابراین کاهش تنش گرمایی در موتور و پره های توربین

صرفه جویی در سوخت موتور با پایین آمدن نسبت سوخت و هوا

اتلاف مکانیکی در اثر تراکم تنفس به وسیله توربوشارژر به طور محسوسی افزایش نمی یابد، لذا بازده مکانیکی موتور بزرگتر می شود.

خنک کاری داخل سیلندر موتور به وسیله تراکم تنفسی مقدار کالری به هدر رفته در آب خنک کاری نسبت به هر کیلو وات ساعت انرژی شدیداً کاهش می یابد و در نتیجه از اهمیت تاسیسات خنک کاری نسبت هب موتورهای عادی کاسته می شود و کاربرد آن برای مواردی که کاهش جرم و حجم مهم است جالب تر می کند.

جالب توجه در مورد موتورهای که به دستگاههای توربوشارژر مجهز می شوند این است که به ازای قدرت خروجی معین، با افزایش چگالی ورودی موتور، امکان استفاده از نسبت سوخت و هوای پایین تر به وجود می آید. در موتور دیزلی که بدون توربوشارژر طراحی شده باشد، اغلب با تراکم تنفسی آن افزایش نسبتاً کمی در قدرت، بهبود قابلیت اطمینان و دوام حاصل می شود و این در صورتی است که افزایش جریان هوا در اثر تراکم تنفسی، با افزایش نسبتاً کمتری در جریان سوخت همراه باشد، درنتیجه دماهای احتراق، انبساط و تخلیه کاهش می یابد و دود و ته نشت مواد نیز کمتر می شود.

به دلایل فوق، بسیاری از موتورهای دیزلی که قبلاً به صورت عادی طراحی شده اند در حال حاضر به توربوشارژر مجهز می شوند نصب توربوشارژر در موتور هواپیما بدلیل پرواز در ارتفاع زیاد و به منظور تأمین قدرت خروجی ویژه خیلی در موقع بلند شدن، ضروری می نماید، انتخاب یک نسبت تراکم برای کمپرسور توربوشارژر هواپیما

تاریخچه توربوشارژرها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

مقدمـه

تاریخچه توربوشارژرها

درواسط سال 1960 به دلیل کاهش قیمت تمام شده موتورهای احتراق داخلی موجود و افزایش کاربرد آنها در ضمن کاهش جرم و حجم نسبی آنها نسبت به توان ایجاب می کرد که به موتورها هوایی داده شود که قبلاً فشرده شده است تا بدین ترتیب نسبت حجم سیالها در سیلندر موتور متعادل تر شود.

همین عوامل باعث شد تا در خودروهای دیزل، هواپیماها، مراکز صنعتی، کشتی ها، موتور مولد ژنراتورهای برق و به طور کلی در موتورهای احتراق داخلی در سال 1958 میلادی سوپر شارژر یا توربوشارژر با مدل و طراحی مختلف به حد تکامل خود برسد.

توربوشارژرها زیر مجموعه توربو ماشینهایی هستند که اثرات گریز از مرکز سیال را به منظور فشار آن (کمپرسورها) یا جاذب به مرکز را جهت کاهش فشار سیال (توربینها) بکار می گیرند، این توربوماشینها بیش از یک قرن است که مورد استفاده قرار گرفته اند.

شکل گیری ساختمان توربوشارژر رابطه مستقیم با تراکم تنفسی یا بازده تنفسی در موتور دارد، به این ترتیب که در اوایل توربوشارژر کمپرسوری بود که به صورت مکانیکی به موتور وصل می شد، همین عامل باعث می شد که قسمتی از توان مفید موتور مستقیماً صرف گردش کمپرسور شود به همین خاطر استفاده از این روش محدود شد، ولی با بکارگیری یک توربین هم محور با کمپرسور از این لحاظ که انرژی موجود در گازهای تخلیه اگزوز موتور را مورد استفاده قرار می داد، باعث بهبود بازده می شد، بدین ترتیب ساختمان توربوشارژرها با یک کمپرسور گریز از مرکز و توربین جریان شعاعی شکل کامل خود را بدست آورد.

اهمیت اصلی کاربرد توربوشارژر در موتور این است که به ازای قدرت خروجی معینی، وزن و حجم آن تقلیل می یابد. در موتورهای دیزل، توربوشارژر به بهبود محسوس در صرفه جویی سوخت منتج می گردد، به جز در موتورهای هواپیما، موتورهای اشتعال جرقه ای بنزینی را به ندرت توربوشارژر دار می کنند، چون موتورهای اشتعال جرقه ای بنزینی مدرن با استفاده از سوخت موجود، در بالاترین نسبت تراکم به کار می روند وتوربوشارژر کردن این نوع موتورها سبب می شود که نسبت تراکم پایین آید. بنابراین بازده نیز کاهش یابد، اما در موتورهای هواپیما، برای پرواز در ارتفاع زیاد و به منظور تأمین قدرت خروجی ویژه خیلی زیاد که در موقع بلند شدن هواپیما های سنگین لازم است، توربوشارژر برای موتور ضروری است.

در مراکز صنعتی (شرکت نفت، گاز، ایستگاههای تولید برق) به دلیل نیاز به توان بالای موتورها، صرفه جویی سوخت و خنک کاری سیلندرهای موتور کاربرد توربوشارژر از اهمیت بالایی برخوردار است.

لذا در این مجموعه سعی شده است تا شناخت کافی از این دستگاه و سیستم عملکرد آن تشریح گردد.

1- توربوشارژر و علل استفاده از آن

توربوشارژر دستگاهی است که از یک کمپرسور هوا (که معمولاً کمپرسور گریز از مرکز) و یک توربین جریان شعاعی یا جریان محوری یک طبقه تشکل شده است این دستگاه با استفاده از توربین خود قادر است انرژی گازهای خروجی از اگزوز یک موتور احتراق داخلی را گرفته و با کمپرسوری که گردش خود را از همان توربین می گیرد فشار هوا اتمسفر را متراکم و جهت تغذیه هوای تنفسی به موتور تحویل دهد.

توربوشارژر با تراکم تنفس در موتور، جرم هوای وارد شده را افزایش می دهد، همچنین باعث بالا رفتن بازده تنفسی می شود. به کارگیری یک توربین هم محور با کمپرسور، از این لحاظ که انرژی موجود در گازهای تخلیه را مورد استفاده قرار می دهد، باعث بهبود بازده کلی و بازده موتور می شود. علت اصلی استفاده از توربوشارژر کاهش قیمت تمام شده موتورها و افزایش میدان کاربرد آنهاست، توربوشارژر با ایجاد تراکم تنفس در موتور حجم و جرم نسبی موتور را نسبت به توان کاهش می دهد، البته توربوشارژر با تراکم تنفس منافع دیگری را به دنبال دارد.

کاهش دمان جداره های اتاق احتراق (سیلندر) و خصوصاً سرپیستون

بهبود تخلیه دود از سیلندر موتور، بنابراین افزایش بازده تنفسی

کاهش دمای گازهای تخلیه، بنابراین کاهش تنش گرمایی در موتور و پره های توربین

صرفه جویی در سوخت موتور با پایین آمدن نسبت سوخت و هوا

اتلاف مکانیکی در اثر تراکم تنفس به وسیله توربوشارژر به طور محسوسی افزایش نمی یابد، لذا بازده مکانیکی موتور بزرگتر می شود.

خنک کاری داخل سیلندر موتور به وسیله تراکم تنفسی مقدار کالری به هدر رفته در آب خنک کاری نسبت به هر کیلو وات ساعت انرژی شدیداً کاهش می یابد و در نتیجه از اهمیت تاسیسات خنک کاری نسبت هب موتورهای عادی کاسته می شود و کاربرد آن برای مواردی که کاهش جرم و حجم مهم است جالب تر می کند.

جالب توجه در مورد موتورهای که به دستگاههای توربوشارژر مجهز می شوند این است که به ازای قدرت خروجی معین، با افزایش چگالی ورودی موتور، امکان استفاده از نسبت سوخت و هوای پایین تر به وجود می آید. در موتور دیزلی که بدون توربوشارژر طراحی شده باشد، اغلب با تراکم تنفسی آن افزایش نسبتاً کمی در قدرت، بهبود قابلیت اطمینان و دوام حاصل می شود و این در صورتی است که افزایش جریان هوا در اثر تراکم تنفسی، با افزایش نسبتاً کمتری در جریان سوخت همراه باشد، درنتیجه دماهای احتراق، انبساط و تخلیه کاهش می یابد و دود و ته نشت مواد نیز کمتر می شود.

به دلایل فوق، بسیاری از موتورهای دیزلی که قبلاً به صورت عادی طراحی شده اند در حال حاضر به توربوشارژر مجهز می شوند نصب توربوشارژر در موتور هواپیما بدلیل پرواز در ارتفاع زیاد و به منظور تأمین قدرت خروجی ویژه خیلی در موقع بلند شدن، ضروری می نماید، انتخاب یک نسبت تراکم برای کمپرسور توربوشارژر هواپیما