Во многих современных машинах от холодильника до автомобиля, от корабля до самолета используются агрегаты, называемые турбинами и компрессорами.
турбина. Каждый из них имеет свое назначение и отличия. Без них трудно представить современное машиностроение, транспорт и энергетику.
То, что называется турбиной, по сути, является беспрерывно работающим ротационным двигателем . Она представляет собой ротор или ее рабочий орган, который вращается под воздействием воды, пара или газа. В обобщенном виде их именуют рабочим телом. Такое воздействие осуществляется посредством закрепленных по окружности ротора лопаток или лопастей на которые падает поток рабочего тела. В результате кинетическая или внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую, вращая соединенные с ротором агрегаты. Сегодня турбина — обычное явление, однако только в XIX веке появились первые работоспособные образцы.
На современных турбинах имеются две главные части. Это подвижное рабочее колесо, состоящее из установленных на роторе лопаток. Именно оно напрямую создает вращение. К неподвижной части турбины относится сопловый аппарат, состоящий из лопаток, обеспечивающих рабочему телу необходимое направление потока при его воздействии на лопатки рабочего колеса. Этот поток может перемещаться вдоль или перпендикулярно валу турбины. Отдельным типом турбин выделяют турбокомпрессоры.
Для повышения эффективности турбин в условиях значительных тепловых перепадов могут создаваться турбины с несколькими контурами. Они могут иметь от одного до трех валов с разным расположением и оснащаться общим редуктором. Все турбины оснащаются регулятором безопасности, который в автоматическом режиме регулирует частоту вращения рабочего органа.
Сфера применения турбин чрезвычайно широка. Они являются составной частью приводов морских и воздушных судов, некоторых автомобилей, работают в различных гидронасосах и гидродинамических передачах. Турбины выступают приводами генераторов. вырабатывающих электрическую энергию на гидро, тепловых и атомных электростанциях. Все большее распространение получают турбинные устройства в двигателях внутреннего сгорания.
В соответствии с типом рабочего тела турбины подразделяются на паровые. газовые и гидротурбины. На их основе созданы газотурбинные и турбореактивные, турбовентиляторные двигатели. Почти все боевые корабли имеют турбинные двигательные установки. Они состоят из компрессора для нагнетания воздуха, камеры сгорания, газовой турбины и различного вспомогательного оборудования.
Зачем нужен компрессор
Для того, чтобы сжимать и транспортировать воздух и различные газы , применяется компрессор. Он приводится в действие двигателем. В соответствии со спецификой создания высокого давления и особенностями конструкции компрессоры могут быть динамическими и объемными. В первых происходит сжатие газообразного вещества за счет механической энергии на их валу. Установленные на нем лопатки гонят газ в определенном направлении и сжимают его. Компрессоры, работающие по динамическому принципу, бывают осевыми и центробежными. Это зависит от типа рабочего колеса и направления потока.
В турбокомпрессорах газ сжимается вследствие неподвижной и вращающейся решетками областей. Объемные компрессоры так называются потому, что во время работы в них меняется объем камеры, в которой сжимается газ. Это самый распространенный тип компрессоров. Основными среди них являются те, в которых происходит процесс сжатия за счет работы поршня в цилиндре, а также машины, в которых сжимающий элемент вращается. Их еще называют роторными.
Компрессоры могут иметь общее назначение или применяться в конкретных производствах. Они широко используются в химической промышленности, газотранспортных системах, в строительстве, транспорте, пищевой промышленности и других отраслях. Без компрессоров не обходятся холодильные установки. Компрессоры сжимают воздух для работы различных инструментов и установок в промышленности, сервисных службах и на стройках, для обеспечения работы. Сжимают кислород, азот, хлор и другие газы для различных нужд.
В действие они могут приводиться двигателями внутреннего сгорания и электрическими, газовыми и паровыми турбинами. Для использования в местах, где отсутствует электричество, обычно применяют дизельные компрессорные установки.
Компрессоры во время работы нагреваются и требуют охлаждения, которое бывает жидкостным или воздушным. Они могут работать стационарно или быть мобильными и портативными.
Некоторые компрессоры могут создавать не только давление и разрежение. Показателями производительности компрессоров является обычно кубометр (тысячи, миллионы кубометров) газа в единицу времени. Они зависимости от назначения, могут создавать малое, среднее, высокое и сверхвысокое давление.
В чем различия
- Главное отличие турбины от компрессора в том, что турбина это двигатель, в котором кинетическая энергия воды, пара или газа преобразуется в механическую энергию, обеспечивающую движение иди технологические процессы. Компрессор нужен, чтобы сжимать газ и подавать его под давлением, в том числе и для работы турбины.
- Рабочим телом в турбине может быть вода, газ или воздух. В компрессоре только газообразные вещества.
- Мощность турбины измеряется в киловаттах или лошадиных силах. Параметром, производительности компрессора является давление, которое может указываться в паскалях или атмосферах.
- Турбина может развивать мощность в зависимости от интенсивности подачи на ее лопатки рабочего тела. У компрессора мощность фиксированная.
- Турбина является технически более сложным устройством, чем компрессор.
Среди многих тюнеров не утихает спор, что лучше турбина или компрессор? Ведь у каждого из вариантов есть свои преимущества и недостатки. Еще есть часть людей, которые собираются покупать себе новый автомобиль, но не могут сделать выбор, автомобиль с компрессорным или турбонаддувом. Ведь рынок как новых, так и поддержанных авто, предлагает большое количество обоих вариантов, примерно с одинаковой мощностью.
Что лучше турбина или компрессор? Чтобы дать полноценный ответ на этот вопрос, нужно разобраться, как работает каждый из элементов наддува и что ожидается получить от установки на атмосферный двигатель.
Где применяется система наддува на впуске
Применение турбин и компрессоров очень широко в автомобилестроении, их используют как в гражданских легковых автомобилях, так и в спецтехнике. С помощью наддува можно значительно поднять мощность, даже на двигателе с небольшим объемом, чем и пользуются автомобильные конструкторы. К примеру, с легкового двигателя объемом 1.2 литра с турбиной можно получить порядка 100-120 л.с, без ущерба для ресурса. В то время, как с двигателя того же объема, но атмосферного удастся снять около 60-80 л.с.
В Европе турбо и компрессорные двигатели очень широко распространены, и их количество стремительно растет. Это сделано потому, что существует налог на объем, и чем он больше, тем больше пошлину нужно платить ежегодно. Вот европейцы и выходят таким образом из ситуации, делая малолитражные моторы с внушительной мощностью.
Вот и получается, что система наддува на впуске – отличный выход увеличения мощности без увеличения объема камеры сгорания. Из-за этого турбины и компрессоры крепко вошли в среду тюнинга.
Сейчас в продаже можно найти множество готовых турбо-кит и компрессор-кит комплектов, готовых к установке на стандартный атмосферный мотор. Да и в целом, любой серьезный тюнинг, где стоит цель получения наибольшего количества лошадей, не обходится без нагнетателей.
Как работает компрессор
Компрессор – вид механического нагнетателя, задачей которого является создание избыточного давление во впускной системе автомобиля. Компрессор легко заметен под капотом, по виду похож на электродвигатель, только больше, крепиться к мотору жестко. В действие компрессор приводится при помощи ремня, который вращает коленчатый вал. Компрессор соединен с ресивером посредством железных трубок и силиконовых переходников. Коленвал вращает компрессор, в котором крыльчатка, раскручиваясь, создает избыточное давление в ресивере, то есть наддув.
У компрессора есть несколько отличных плюсов, таких как создание давления на низких оборотах, почти с холостых и то, что его работа не увеличивает подкапотную температуру.
Но есть и несколько минусов, во-первых, компрессор не может создавать сильного наддува, чаще всего давление не превышает 1 бар. И второй минус в том, что он работает от двигателя, соответственно отбирая у последнего мощность, это ощутимо заметно при езде на низких оборотах.
Принцип работы турбины
Главная задача турбины такая же, как и у компрессора – создание избыточного давления на впуске. Но её конструкция в корень отличается. Турбина тоже имеет крыльчатку, которая раскручивается. Но раскручивается при помощи выхлопных газов, которые, как известно, выходят из двигателя под давлением.
Чтобы установить турбину нужно менять конструкцию выхлопного коллектора. Выхлопные газы, выходя из ГБЦ, попадают в коллектор, затем проходя через крыльчатку (горячую часть) турбины раскручивают её и дальше выходят по системе в атмосферу.
Так называемая «горячая часть» турбины, которая контактирует с выхлопом, связана валом с «холодной частью», в которой также установлена крыльчатка, которая и создает давление. То есть «горячая часть» выступает неким двигателем для «холодной части».
Турбина имеет несколько преимуществ перед компрессором, которые напрямую выходят из его недостатков.
Во-первых, турбина лучше подходит для «серьезного» тюнинга, цель которого – получения как можно большего количества лошадиных сил, потому что она способна выдавать давление вплоть до 2 бар или в некоторых случаях даже больше. А чем больше наддув, тем больше воздуха можно загнать в цилиндры, а чем больше воздуха, тем больше топлива соответственно, и как итог, больше мощность.
Во-вторых, турбина не создает нагрузки на двигатель. На холостом ходу и низких оборотах наличие турбины никак не ощущается.
Но не обошлось и без недостатков. Основных недостатка всего два, и при правильном подходе можно их устранить.
Первый недостаток – это более поздний выход на «буст», то есть на рабочее давление. Турбина, как правило, начинает выдавать свои максимальные показатели по давлению на оборотах, свыше 3 тысяч. А на некоторых тюнинг – проектах работа турбины, вовсе, наступает после 5 тыс. об.
Второй недостаток – увеличение подкапотной температуры. Горячая часть турбины при нагрузках может нагреваться свыше 800 градусов Цельсия, что негативно сказывается на всех подкапотных деталях и двигателе в целом. Нередки случаи, когда под капотом плавятся провода. Чтобы уменьшить температуру горячей часть в капоте делают воздухозабоники.
Противостояние продолжается
Из данного материала становится ясно, что каждый из элементов наддува сделан для разных целей. Потому, можно догадаться, конкретного ответа на вопрос, что лучше турбина или компрессор нет. Эти детали принципиально разные в конструкции и разные в получении конечного результата. Кому-то лучше спокойная езда, когда машина «едет» с самых низов, а кому-то нужно как можно больше мощности, чтобы получить заветные секунды в гонке. И не секрет, что владельцы турбо-автомобилей время от времени задумываются о компрессоре (надув начинается раньше, не греется двигатель), также как и владельцы компрессорных машин думают про установку турбины (можно получить гораздо больше лошадей). И пока конструкторы не придумают чего-либо нового в конструкции турбины и компрессора, противостояние будет продолжаться.
Увеличение мощности своего автомобиля сейчас стало достаточно модным увлечением, превратившись в целую индустрию, где можно встретить начинающих автомобилистов, любителей автотюнинга и настоящих профи. Но перед всеми ними стоит один и тот же вопрос: «Что лучше установить турбину или компрессор?» Для не которых ответ очевиден исходя из опыта, для других же мы постараемся дать развернутый ответ, расписав все плюсы и минусы каждого.
Как говорил классик: «Поехали!»
Оба агрегата предназначены для решения одной и той же задачи – увеличения мощности работы двигателя. Но при этом они имеют разное устройство, обусловленное принципом их привода, влияющее на то, что лучше в конкретном случае. И для того, чтобы ответить, как агрегат целесообразнее использовать для тюнинга вашего автомобиля нужно знать это самое устройство.
Турбокомпрессор
Турбокомпрессор (в народе - турбина) – это весьма сложно устроенный механизм, сложный в изготовлении и ремонте, который предназначен для сжатия воздуха и нагнетания его в двигатель. Его главной отличительной чертой от компрессоров, как говорилось выше, способ привода. Турбина преобразует кинетическую энергию выхлопных газов покидающих цилиндры в механическую за счет вращения ротора.
Попытки создать рабочую серийную модель турбокомпрессора начались весьма давно, но для успеха инженерам не хватало качества материалов и уровня обработки (создание крыльчатки, требует большой точности). Однако за последние сто лет многое изменилось. Создание столь сложного агрегата не только стало возможным, но и за эти годы развитие турбонаддувов ушло далеко вперед. Изначально появилось достаточно много видов турбин, но в процессе доработки и модернизации они приобрели весьма стандартизированный вид, став внешне очень похожими.
На сегодняшний день турбины получили широкое применение и используются в различных транспортных средствах (автомобили, мотоциклы, суда и самолеты) и генераторах.
Для улучшения качества его работы вместе с ним используют интеркулер, который охлаждает воздух перед тем как он попадёт в турбину. Это делает его плотнее и защищает турбину от перегрева.
Компрессор
Компрессор – данный механизм, также предназначен для подачи сжатого воздуха в двигатель, но свой привод он осуществляет от коленчатого вала.
Существует довольно много видов компрессора, но в автомобильной промышлености в основном используют класс именуемый механический нагнетатель.
Теперь на конкретных примерах сравним турбину и компрессор.
|
Компрессор |
Турбокомпрессор |
||
|---|---|---|---|
|
Способ привода |
От коленчатого вала |
За счет энергии отработанных газов |
|
|
Прибавка к мощности |
Низкие обороты |
||
|
Средние обороты |
|||
|
Высокие обороты |
|||
|
Задержка буста |
Нет. Мощность компрессора пропорциональна мощности двигателя. |
Имеется незначительная задержка именуемая турбоямой. |
|
|
Расход мощности двигателя для собственного привода |
Нет или незначительное. Расход мощности может появится в больших турбинах, за счет появления противодавления на выпускном коллекторе. |
||
|
Срок службы |
Зависит от типа компрессора, но в любом случае негативно влияет на состояние коленчатого вала. |
Длительный. Превышает срок службы двигателя при условии соблюдения правил эксплуатации. |
|
|
Обслуживание |
Каждые 10 тыс. км |
Каждые 7 тыс. км |
|
|
Стоимость |
Средняя. Зависит от вида компрессора. |
Дорогая. Зависит от двигателя. |
|
|
Сложность установки |
Простая. Могут справится в практически любом СТО. |
Варьируется в зависимости от того, предусмотрена двигателем установка турбонаддува. Требуется специальные знания, если вы тюнингуете машину. |
|
|
Расход топлива |
Повышается |
Понижается (при той же скорости, что у атмосферных аналогов) |
|
|
КПД в зависимости от увеличения мощности двигателя |
|||
Если вы до сих пор сомневаетесь в выборе, что лучше установить турбину или компрессор, то обратитесь к специалисту, который подробно распишет все «ЗА» и «ПРОТИВ» конкретно на примере вашего автомобиля.
Профессионалы автомобильного мира, и простые автолюбители знают о том, что двигатель с большим рабочим объёмом, выдает бо льшую мощность по сравнению с малолитражными движками. Двигатель с малой кубатурой, не может дать автомобилю большой прирост мощности в силу своей слабости:).
Над тем, что сделать, чтобы малокубатурный двигатель давал мощности больше, задумывались давно. И вот, на заре развития авто-тюнинга, изобретатели придумали установку в двигатель дополнительного агрегата - компрессора.
Появилась возможность, задувать в камеру сгорания малокубатурного двигателя больше воздуха, что в свою очередь влечёт к обогащению топливной смеси кислородом и, как следствие, к увеличению мощности двигателя. Практически одновременно с компрессором стали использовать и турбину, все с той же целью - задуть в камеру сгорания больше кислорода и обогатить топливную смесь.
То есть цель использования турбины и компрессора одна и та же.
Забегая вперед, сразу оговоримся, что и турбина, и компрессор впоследствии зарекомендовали себя очень хорошо. Наибольшее распространение получила все же турбина, поскольку имеет более высокий КПД (коэффициент полезного действия) и позволяет экономить топливо, но и компрессоры так же используются на современных автомобилях.
Особенно эффективна турбина на дизельных двигателях, поэтому почти все современные дизельные движки имеют приставку "турбо".
В чем основное отличие турбины от компрессора?
Главное отличие турбины от компрессора в том, что в этих устройствах используются разные источники привода. Компрессор работает от вала двигателя и представляет собой отдельную, самостоятельную механическую единицу, а турбина приводится в работу энергией выхлопных газов и жестко привязана к двигателю.
Турбина, весьма эффективна для обогащения топливной смеси кислородом, но в ней, есть существенные неудобство - она стационарное устройство, требующее плотной привязки к двигателю (подвода масла под давлением). Турбина - сложное и дорогое устройство.
Компрессор гораздо проще в эксплуатации, требует минимальных усилий по обслуживанию - он независимый агрегат и этим все сказано. 
Турбонаддув, весьма заманчив, но не стоит забывать, что любые турбины дорогие, из-за своих технологических характеристик: устройство сделано так, что требует дополнительных механизмов, например выпускной коллектор. В настройке она под силу только специалисту высокого уровня, который в состоянии чутко настроить работу для обеспечения оптимального состава топливной смеси.
Компрессор же удобен тем, что его настройка по силам любому человеку мало-мальски разбирающемуся в карбюраторах. Он достаточно легко настраивается посредством топливных жиклеров.
Для сравнения ещё один пункт: турбина вместе с установкой в двигатель Вам обойдётся не меньше 500 условных единиц, когда как компрессор стоит всего 150 условных единиц. Прирост мощности от такого тюнинга составляет в районе 20-30 % от начальной мощности двигателя.
Есть и еще одна очень существенная разница в работе этих устройств, которая так же может оказать влияние на выбор, что установить на автомобиль, турбину или компрессор...
Эта разница в том, в каком диапазоне оборотов двигателя работает устройство. И тут очевидно, что в этом компоненте компрессор будет выигрывать у турбины, поскольку компрессор может выполнять свою функцию даже на низких оборотах двигателя.
Турбине же требуется высокое давление выхлопных газов, которые образовываются только после достижения двигателем определенных оборотов. Раньше турбины начинали свою работу только с 4000 об/мин, но современные турбины значительно эффективнее и могут работать эффективно при более низких оборотах.
Что означает эта разница в работе компрессора и турбины? Автомобиль с компрессором будет значительно эффективнее разгоняться с самого старта. Автомобиль же с турбиной начинает разгон не очень шустро (наблюдается эффект турбоямы), но при достижении определенных оборотов следует резкий подхват и ускорение.
Какие из всего этого можно сделать выводы? Если Вы большой любитель скорости - а, вероятно, таких авто владельцев большинство, - смело устанавливайте компрессор в двигатель вашего авто, если у вас бензиновый двигатель. Если же у вас дизель, то, пожалуй, лучше использовать турбину.
Зачастую перед автомобилистом возникает вопрос: что лучше выбрать – турбину или компрессор? Оба устройства имеют как определенные достоинства, так и недостатки, напрямую влияющие на выбор. Например, их отличия можно заметить не только во внешнем виде, но и в принципах работы, что, собственно, и является главным критерием при выборе устройства.
Определение
Турбина – ротационный двигатель, особенность которого заключается в беспрерывной работе. Ротор преобразует кинетическую энергию пара, газа или воды в механическую. Сегодня турбины активно применяются в качестве основного элемента привода самых различных транспортов (наземных, морских и воздушных). Как бы это не казалось невероятным, но попытка создать механизм, похожий на современную турбину, была предпринята еще до нашей эры. И лишь в конце 19 века с развитием термодинамики и машиностроения стали появляться паровые турбины, отличающиеся в первую очередь высокой функциональностью.
Турбина
Компрессор может быть разным и применяться в самых различных областях промышленности. Он необходим для сжатия и подачи газов (в том числе воздуха) под давлением. Это устройство были придуманы для того, чтобы заметно повысить максимальную мощность двигателя, ведь в камеру сгорания нагнетается больше воздуха. В результате в цилиндр попадает больше топлива, что в свою очередь означает то, что конечная цель достигнута.
Компрессор Для наглядности можно привести некоторые цифры: в среднем компрессор позволяет добавить мощности примерно на 46 процентов (плюс 31 процент крутящего момента). Сейчас эти устройства активно применяются для увеличения мощности двигателя как легковых, так и грузовых автомобилей. На сегодняшний день компрессоры являются наиболее оптимальным и экономичным вариантом для тех, кто хочет увеличить мощность двигателя, прибавить ему определенное количество лошадиных сил.
Сравнение
Когда речь заходит о выборе компрессора или турбины, человек в первую очередь смотрит на основные признаки отличия, которые имеются у данных устройств:
- Одним из главных преимуществ компрессора является обеспечение бесперебойного сгорания примеси. Это напрямую влияет на правильную работу двигателя в целом, помогает избежать различных неприятностей, связанных с поломкой.
- В свою очередь определенные преимущества имеет и турбина: она не влияет на потерю лошадиных сил, в то время как компрессор этим похвастать не может. Правда, стоит заметить, что речь идет общей выходной мощности двигателя (потеря при компрессии составляет до 20 процентов).
- Установка и настройка турбины – довольно сложный процесс, требующий значительных временных и денежных затрат. Кроме того, необходимо несколько видоизменить силовой агрегат. Для сравнения, чтобы использовать компрессор, необходимо фактически только одно – правильный подбор примеси. Установка осуществляется очень легко.
- Если говорить о турбине в автомобиле, то без помощи специалиста установить ее не получится. Для компрессора не нужно специальное оборудование и знания. Это значительно упрощает процесс.
- Турбина в автомобиле имеет существенный недостаток - она требует частый подвод масла под давлением, что увеличивает расходы на содержание транспорта. Если не проводить данную манипуляцию с определенной регулярностью, то автомобиль быстро ломается, создавая дополнительные проблемы. Компрессор в этом не нуждается.
- Турбина требует особого ухода. Чтобы она работала надлежащим образом, автовладельцу придется раз в месяц посещать мастерскую, если он не имеет необходимого опыта.
- Турбине необходима полноценная привязка к двигателю автомобиля. Если транспорт выдает небольшое количество оборотов, то от турбины практически нет толка. Лишь выжимая максимальные обороты, можно добиться хорошей мощи. Безусловно, автовладелец сейчас может купить устройство, которое работает вне зависимости от скорости автомобиля, но такая турбина стоит приличную сумму.
- Работа компрессора не зависит от оборотов машины, он выдает фиксированную мощь при любой скорости.
- Компрессор является независимым устройством в автомобиле, за счет чего упрощается процесс обслуживания и ремонта. Даже не имея большого опыта, практически каждый автовладелец может самостоятельно почить агрегат.
- Турбина может набирать более высокие обороты, чем компрессор. Но и нагревается она на существенно быстрее, что ставит под удар двигатель. От такой работы он быстро изнашивается.
- Компрессор приводится в действие сразу же после запуска двигателя. Это безусловное преимущество над турбиной, которая без движения транспорта работать не будет. Но вместе с этим, компрессор приводит в действие и весь двигатель. Турбина, напротив, освобождает «сердце» автомобиля от дополнительной нагрузки.
- Компрессоры расходуют больше топлива, чем турбина. И КПД у них намного меньше. То есть турбина в автомобиле работает на полную мощь, не растрачивая бензин.
- Компрессор приводится в действие ремнем, так как он является механическим нагнетателем. Турбина раскручивается выхлопными газами автомобиля, которые крутят две крыльчатки, соединенные между собой валом.
- Если решитесь на покупку компрессора для автомобиля, то знайте, что на рынке его огромный выбор. Турбина же не имеет такого достоинства.
- Наконец, турбина стоит на значительно дороже компрессора. Этот фактор и обуславливает высокую популярность устройства на российском рынке.
Выводы сайт
- Компрессор обеспечивает правильную работу двигателя (бесперебойное сгорание примеси).
- Турбина не влияет на потерю лошадиных сил (общая выходная мощность силового агрегата).
- В степени сложности установки и настройки устройства. В этом плане преимущество у компрессора.
- Турбина требует подвод масла, что влияет на всю работу автомобиля.
- За турбиной придется постоянно ухаживать и проводить диагностику.
- Турбина устанавливается напрямую в двигатель, а компрессор является самостоятельным устройством.
- Компрессор имеет фиксированную мощность, а работа турбины зависит от оборотов автомобиля.
- Турбина способна разогнать автомобиль на большую скорость, чем компрессор.
- Компрессор расходует больше топлива с меньшим КПД, чем у турбины.
- Компрессор можно подобрать под любую модель автомобиля, а у турбины небольшой выбор.
- Стоимость самой турбины и ее установки выше цены компрессора.
