Установка турбины своими руками – это один из самых эффективных способов улучшить динамические и скоростные показатели вашего автомобиля. Благодаря установке турбокомпрессора (турбонаддува) вы сможете увеличить мощность своего транспортного средства, что будет чувствоваться практически сразу. Не существует таких водителей, которые не хотели бы хоть немного улучшить характеристики своего железного товарища.
Подобные желания и заставляют автомобилистов проводить установку нагнетателя на машину. Своими руками или нет – это зависит от вашего финансового положения и наличия свободного времени. Данная процедура не из дешевых, поэтому единственное, на чем вы сможете сэкономить, не подвергнув свое здоровье риску из-за покупки дешевых деталей, это услуги автомехаников. О том, как провести установку турбокомпрессора на ВАЗ, Шевроле или любой другой автомобиль, пойдет речь в нашей статье.
Исходя из вышеуказанного, вы, наверное, уже успели догадаться, что турбонаддув или турбина – это неплохой способ увеличить мощность двигателя вашего автомобиля, не увеличивая при этом его «аппетит». Теперь давайте разберемся с устройством турбины.
Так выглядит конструкция турбины автомобиля
Хотелось бы отметить, что используя турбину, вы окажете пользу для окружающей среды. Эта польза состоит в том, что работа механизма основывается на использовании выхлопных газов, из которых турбина потребляет энергию.
Попадая на крыльчатку турбины, отработанные газы заставляют ее раскручиваться. Это и приводит в движение располагающиеся на том же валу лопасти компрессора.
К преимуществам турбокомпрессора стоит отнести:
- возможность увеличения мощности двигателя от 25 до 40 процентов;
- оказание пользы для окружающей среды;
- установить агрегат можно практически на любой автомобиль;
- выполнять данную операцию можно без помощи специалистов.
Благодаря вращательным движениям лопастей в цилиндрах двигателя начинает нагнетаться воздух. Это и обогащает топливную смесь под искусственным наддувом. В результате сгорания обогащенного топлива мощность двигателя увеличивается.
Принцип работы турбонагнетателя
Единственным минусом данной системы , кроме ее стоимости, является сильное нагревание, что происходит в результате сгорания большого количества топлива и нагнетаемого кислорода. Результатом такого перегрева может стать и взрыв турбины, но разработчики сумели решить данную проблему. Все оказалось довольно просто – установка интеркуллера на турбокомпрессор, который играет роль обычного радиатора.
Как выбрать турбокомпрессор
Для получения желаемого результата нужно знать, какую мощность двигателя вы хотите иметь. Для этого также нужно выбрать правильную турбину, ведь она должна подходить под модель вашего автомобиля.
Важно! Монтаж турбины будет зависеть от объема «движка» и от типа нагнетателя. Например, установка турбины ТКР-7 позволит добиться увеличения количества лошадиных сил, путем повышения уровня давления в патрубках топливной системы.
Какие бывают турбокомпрессоры
При достижении слишком высокого давления вы рискуете повредить двигатель, а вернее, выпускные клапана. Существует специальный патрубок в турбине, отвечающий за регулировку выхлопных газов, попадающих в турбонаддув. Дело в том, что при работе не все отработанные газы будут попадать в турбину – некоторая часть будет проходить мимо турбокомпрессора.
Если вы используете свое транспортное средство исключительно в пределах города, то вам подойдет турбина К16-2467, монтаж и эксплуатация которой отличается своей простотой. Только это касается дизельных двигателей, для бензиновых авто такой вариант не особо подходит (крыльчатка не предназначена для такого температурного режима). Также вашему вниманию предлагается неплохой вариант – IHI RHF55. Турбина, которая сможет прослужить вам на протяжении длительного периода, обеспечивая быстрое и надежное движение. Изготовлено для двигателей «Исузу».
Довольно популярная турбина IHI RHF55
Посетив любой из автомагазинов своего города, вы сможете выбрать подходящий для вас вариант уже на месте. При этом новая деталь в сочетании с правильным уходом сможет прослужить не один десяток лет. Разумеется, есть и такие мастера, которые изготавливают турбины собственноручно, но специалисты рекомендуют не экономить на детали. Лучше сэкономьте деньги на установке турбокомпрессора, ведь сделать это вы сможете и самостоятельно.
Важно! Выбирая турбину, ищите возможные компромиссы между стоимостью, издаваемой мощностью и устойчивостью к быстрым нагреваниям. Эти качества и послужат основными характеристиками вашего авто в будущем.
Подготовка к установке турбины
Желательно изначально продумать все этапы данной операции, поскольку для этого требуется особая подготовка. Если вы не являетесь новичком, то установка турбокомпрессора в домашних условиях не станет для вас очень сложной процедурой. В противном случае, готовьтесь к трудностям, которые обязательно возникнут.
Правильная подготовка является чрезвычайно важной частью в процессе установки
Перед тем, как приступить к установке нагнетателя, нужно очистить поверхность двигателя от скопившейся пыли и грязи. Позаботьтесь о том, чтобы частицы пыли не попали в трубопроводы турбины для подачи масла. Помимо этого, многие специалисты рекомендуют провести замену масла и фильтрующих элементов (воздушный и масляный).
Пошаговая установка турбокомпрессора
Серьезные ошибки при установке турбокомпрессора, вероятно, может привести к поломке агрегата, что чревато дополнительным финансовым затратам.
Конструкция турбокомпрессора включает в себя две специальные детали, именуемые улитками. Их задача заключается в нагнетании воздуха в рабочие цилиндры (улитка-компрессор) и переработке и выводе отработанных газов (улитка-турбина). Итак, приступим к установке.
Шаг 1. Извлеките воздушный фильтр и карбюратор. Перед снятием их необходимо почистить.
Снимаем воздушный фильтр
Шаг 2. Если ваше авто оснащено катализатором, проведите его диагностику на наличие неисправностей.
Проверяем состояние катализатора
Шаг 3. Обработайте при помощи тряпки с бензином все воздушные патрубки и систему вентиляции картера.
Тщательно обработайте все патрубки
Шаг 4. Проведите чистку всех каналов, подающих воздух. Если в них будут остатки песка или грязи, то это плохо повлияет на работу нагнетателя.
Избавьтесь от остатков грязи и пыли
Шаг 5. Установите турбину и надежно ее закрепите.
Проведите установку турбокомпрессора. Не забудьте надежно ее закрепить
Шаг 6. Используйте специальные пластиковые хомута для фиксации патрубков выхода отработанных газов и нагнетания.
Воспользуйтесь хомутами для фиксации
Шаг 7. Запустив турбинный вал вручную, залейте в агрегат немного масла. Воспользуйтесь для этого специальный шприц. Ни в коем случае не прекращайте прокручивать ротор турбины.
Небольшими порциями заливайте масло в систему
Шаг 8. Запустите двигатель и дайте ему немного времени поработать на минимальных оборотах. Затем оцените результаты своей работы.
После установки турбины произведите запуск двигателя
Важно! Запуск двигателя можно производить только после того, как предварительный осмотр не показал наличие каких-либо неполадок. Длительность работы не должна превышать отметку в двадцать секунд, после чего нужно снова провести визуальный осмотр.
После сравнения приложенных усилий для проворачивания ротора до и после запуска можно смело эксплуатировать обновленный автомобиль.
Правила эксплуатации автомобиля с турбонаддувом
После успешной установки турбины владельцев ожидают перемены в лучшую сторону. Еще бы, ведь помимо увеличения мощности стального коня он станет употреблять топлива на порядок меньше. Примерно 20-30 процентов несгоревшего топлива не выбрасывается наружу, как это делается в обычных автомобилях, а повторно используется. Таким образом, загрязнение окружающей среды происходит в гораздо меньших объемах.
После правильного выполнения всех рекомендаций можете наслаждаться результатом
Для того чтобы ваш протюнингованный автомобиль смог прослужить дольше, нужно соблюдать определенные правила:
- обязательно прогревайте двигатель перед каждым выездом, а после поездки давайте ему поработать определенное время на минимальных оборотах;
- приобретайте исключительно качественное турбинное масло. Дешевые аналоги навредят вашему автомобилю;
- регулярно проводите замену фильтрующих элементов.
Видео – Установка турбокомпрессора своими руками
Паровая турбина – это тепловой двигатель, который преобразует тепловую энергию из пара в энергию механическую вращения вала. Посредством паропровода нагретый свежий пар, поступая из котла, подходит к паровой турбине, после чего значительная часть высвобожденной тепловой энергии превращается в механическую работу.
Работа паровой турбины
В турбинной установке находящейся в котле, три среды: вода, пар, а также конденсат образуют такой себе замкнутый цикл. В процессе преобразования, при этом, теряется лишь небольшое количество пара и воды. Это количество воды постоянно восполняется добавкой в установку сырой воды, которая проходит предварительно через водоочиститель. Там вода подвергается обработке химическими составами, необходимыми для удаления содержащихся в воде, не нужных примесей.
Принцип работы:
- Отработавший пар с довольно-таки пониженными давлением и температурой попадает из турбины в конденсатор.
- Там он встречает на пути систему различных трубок, по которым непрерывно прокачивается с помощью циркуляционного насоса охлаждающая вода. Берут ее преимущественно из рек, озер или прудов.
- Соприкасаясь с холодной поверхностью трубка конденсатора, выработавший пар конденсируется, превращаясь тем самым, в воду (конденсат).
- Непрерывно откачиваясь из конденсатора специальным насосом, конденсат через подогреватель попадает в деаэратор.
- Оттуда насос передает его в паровой котел.
В установке имеется также турбонаддув и подогреватель. Его функцией является необходимость сообщить конденсату добавочное количество тепла. Современные паротурбинные установки преимущественно оборудованы несколькими подогревателями. К тому же, для подогрева питательной жидкости необходима, главным образом, теплота от пара, который отбирается из промежуточных ступеней самой турбины в пределах 15-30% от совокупного расхода пара. Это дает хорошее повышение КПД установки.
Современная паровая электростанция в действии
Тепло, отработанного в турбине пара поступает в конденсатор через трубки. Количество высвобождаемого тепла велико, и, следовательно, охлаждающая вода должна быть нагрета незначительно. В виду этого, расход у мощных паротурбинных установок очень велик. Иногда он достигает до 20000 м3/час. Особенно если мощность станции 100000 кВт. В этих случаях охлаждающая вода подается циркуляционным насосам из речки и после выполнения своей функции сливается снова в реку, только ниже места забора.
В паровых турбинах строение таково, что потенциальная энергия пара, пройдя процесс расширении в соплах, преобразуется в кинетическую энергию, способную двигаться с большой скоростью. Мощная струя пара подается на изогнутые лопатки, которые закреплены по окружности диска, насаженного на вал. Воздействие сильной струи пара на лопасти и приводит вал во вращение.
Чтобы преобразовать энергию пара в кинетическую, нужно обеспечить ему беспрепятственный выход из парогенератора, в котором он находится, по соплу, в пространство. При всем этом, давление пара необходимо выше, чем давление того самого пространства. Следует знать, что пар будет выходить с очень высокой скоростью.
Скорость выхода пара из сопла зависит от таких факторов:
- От температуры и давления до расширения;
- Какое давление присутствует в пространстве, в которое он вытекает;
- Форма сопла, по которому вытекает пар, также влияет на скорость.
Вал турбины должен соединяться с валом самой рабочей машины. Какой она будет, зависит от области, в которой применяется рабочая машина. Это может быть энергетика, металлургия, приводы турбогенераторов, воздуходувные машины, компрессоры, насосы, водный и железнодорожный транспорт.
Устройство паровой турбины
Паротурбинная установка – является основным типом двигателей на современных тепловых и атомных электростанциях, которые вырабатывают 85 – 90% электроэнергии, потребляемой во всем мире.
.jpg)
Паровые турбины отличаются большой быстроходностью. Она преимущественно равна 3000 об. мин., и имеют при этом сравнительно малые габариты и массу. В современной промышленности сегодня выпускают турбоагрегаты различных мощностей, даже такие, где в одном агрегате при высокой экономичности свыше тысячи мегаватт.
Изобретен данный агрегат очень давно. В его создании принимали участие многие ученые. В России основоположником строительства паровых турбин принято считать Поликарпа Залесова, который внедрял данные сооружения на Алтае в начале девятнадцатого века.
Паровые турбины делятся на:
- Конденсационные;
- Теплофикационные;
- Специального назначения;
- Активные;
- Реактивные;
- Активно-раективные.
Наиболее распространенная – конденсационная турбина – работает с выпуском отработанного пара в конденсатор с глубоким вакуумом. От промежуточных ступеней ее турбин, как правило, берется некоторое количество пара в целях регенерации. Главное назначение конденсационных установок – выработка электроэнергии.
Строение паровой турбины
Паровые турбины строят в качестве стационарных конструкций, которые используют в основном на заводских силовых установках или электростанциях, и транспортных, необходимых для работы судовых котлов.
Независимо от принципа работы, суть происходящих действий будет оставаться неизменной – струя пара, вытекающая из сопла, будет направляться на лопатки диска, имеющегося на валу, и тот приводится в действие.
Паровые турбины различают по следующим характеристикам:
- Оборотам;
- Количеству корпусов;
- Направлению движения струи пара;
- Числу валов;
- Расположению конденсационной установки;
- Функциональности.
Паровые турбины обеспечивают длительную выработку механической энергии при температуре охлаждающей их воды до 330 С Цельсия. Также турбины должны выполнять продолжительную надежную работу с нагрузкой номинальной от 30 до 100%. Что необходимо для регулирования распределения электрической нагрузки. Самые распространенные конденсационные турбины обязаны обеспечивать длительное действие при температуре выхлопного процесса до 700 С.
Паровая электростанция: особенности работы установки
Система регулирования работы турбины при резком сбросе мощности и отключении ТГ от сети, должна ограничивать быстрый заброс частоты вращения ее ротора, и не допустить срабатывания датчика безопасности. Работа турбины допускает возможность мгновенного сброса электронапряжения до нуля. Также турбины должны давать возможность восстановить нагрузку до исходной, или любой другой цифры в регулировочном диапазоне, при скорости не менее 10% от номинальной мощности за секунду.
Обязательные режимы работы:
- С отключенным подогревателем высокого давления;
- С нагрузкой в рамках собственных нужд в пределах 40 минут после сброса;
- На холостом ходу 15 минут после сброса электро- нагрузки;
- Для проведения испытания на холостом ходу 20 часов после пуска турбины;
- Срок службы рабочих турбин между ремонтами должен быть не менее 4 лет;
- Новые агрегаты имеют гарантию в 5 лет;
- Период работы на отказ у паровой турбины не менее 6000 часов;
- Коэффициент готовности у установки не менее 0,98.
Паровая турбина имеет срок службы более 30 лет. Исключением являются лишь быстроизнашивающиеся детали и элементы.
Паровая турбина (видео)
Паровая турбина своими руками – агрегат, который является сердцем практически любой электростанции, работает по принципу превращения энергии из паровой в механическую. Однако такую машину вполне можно сделать и в домашних условиях. Конечно же это будет мини-устройство, и скорее всего ваша самодельная турбина будет газовая или воздушная, но такая модель так же пригодится в быту как и паровая турбина для ТЭЦ. Правильно разработанные схема, чертеж и рисунок помогут вам добиться положительного результата от самоделки.
Сегодня хочу поднять интересную тему, в принципе это логическое продолжение статьи, . Если немного забежать вперед по теме — то получается, что сейчас все турбированные двигатели используют механические компрессоры воздуха, у такого подхода есть много плюсов и много минусов. Но недавно многие компании стали задумываться над электро турбинами, которые не будут использовать отработанные газы авто, а также не будут иметь механических подключений и приводов, а нагнетать воздух будет электродвигатель, который будет «питаться» от бортовой системы …
Задумка неплохая! Ведь можно избежать многих минусов механических систем, особенно турбин которые работают от отработанных газов, такие как:
2) Охлаждение турбины
3) Смазка моторным маслом
4) Расход масла
5) НУ и конечно же ресурс
Если подвести черту, можно понять что механические системы, далеки от идеала. Конечно , будут надежнее. Однако и у них есть минусы, это тот же привод который использует для работы обычный ремень, который со временем изнашивается.
В общем, подумали разработчики и поняли, что механику можно заменить на электрику! Или нельзя?
Принцип строения
Нужно отметить, что сейчас некоторые немецкие производители имеют в строении своих моторов такие нагнетатели. И ставятся они как вы поняли, в системе забора воздуха. Первыми применили такие нагнетатели компании Mercedes, BMW и AUDI.
Принцип здесь прост – ставится мощный «вентилятор», который создает давление примерно от 0,5 атмосферы (а возможно и более). Запитан от электро системы автомобиля, он нагнетает в двигатель дополнительный кислород необходимый для увеличения мощности. С настройками подачи топлива, можно добиться существенного прироста – около 20 – 30 %.
Электро турбину стоит настраивать и на определенные обороты, например на холостых она должна работать медленнее, а на высоких оборотах соответственно быстрее. Получается чуть ли не идеальная система! Но в чем же подвох, где минусы? И знаете, они есть.
Минусы электрического варианта
Многие мои читатели думают — что сделать такую систему очень просто, нужно взять какой-нибудь кулер и вставить его в патрубок забора воздуха и вот оно счастье! Такие «чудо-кулеры» продаются, как правило в китайских интернет магазинах, про такие типы поговорим ниже.
Однако ребята тут не все так просто. В нормальном (на холостых) режиме, атмосферный двигатель 1,6 литра потребляет примерно 300 – 400 литров воздуха за час работы. А на больших оборотах скажем в 4000 – 5000 умножаем эту цифру на 4 – 5, то есть 1200 – 1600 литров. Просто представите этот объем! Если вычислить минутное потребление 300/60 = 5 литров в минуту, или 20 при больших оборотах.
Так вот – электро турбина должна увеличивать эту цифру, а не тормозить ее! Если вы поставите слабый двигатель, он не будет нагнетать нужное давление, а создаст эффект «воздушной пробки», то есть он своими лопастями будет тормозить приток воздуха в двигатель – мешать нормальному проходу.
А теперь представьте, какой нужен электрический вариант двигателя для нагнетания такого объема! Повторюсь для повышения производительности нужно хотя бы 6 – 7 литров воздуха на холостых, и 25 на высоких и это для 1,6 литрового варианта, для больших объемов нужно больше.
Если провести аналогию с немецкими производителями, то там применяется как минимум бесколлекторный 0,5 КВт электромотор, который вращается с бешенными оборотами, может достигать до 20 000 и его способности к давлению составляют от 1 до 5 атмосфер.
Для более мощных автомобилей, применяются более мощные двигатели до 0,7 КВт.
Как становится понятно штатный генератор может и не потянуть такое потребление электричества, поэтому его заменяют на более мощный, либо ставят дополнительный.
А как известно высокое потребление энергии просто тормозит генераторы, а значит и увеличивает торможение двигателя, что скажется на его отдаче, понижается КПД.
Однако, проведенные эксперименты выявили рост производительности, примерно на 20 – 30% это существенно. Но из-за сложности и дороговизны устройств, применение на автомобилях пока не имеет массового производства.
Например, механические компрессоры намного дешевле и производительнее. Иногда разница в цене может достигать 5 – 7 раз.
Пару слов о китайских электро турбинах
Буквально 2 года назад, «автоинтернет» просто взорвался от электрических турбин из Китая. Предлагалась небольшая «штуковина», которая устанавливалась в разрыв шланга воздухозабора, которая якобы нагнетала воздух с давлением в двигатель, обещанное увеличение мощности аж до – 15%! Сам двигатель представлял из себя непонятный кулер, ни потребление электричества, ни обороты, ни прокачиваемый воздух – показателей не было. Если разобрать его даже визуально, то становится понятно — что это кулер на подобии продвинутых компьютерных, ну что он может увеличить? НИЧЕГО! Так что просто не покупаем – это РАЗВОД.
Сейчас конечно на тех же китайских сайтах начинают появляться другие электро турбины, многие сделаны даже в форме улитки – аля механический компрессор. Но опять же нет ни показателей давления, ни потребления, ни перекачки воздуха. Думайте, прежде чем покупать. Смотрим познавательный ролик.
Можно ли сделать электро вариант своими руками
Гипотетически можно, причем многие такое устанавливают на свой автомобиль. Лично я также задумывался над установкой на свой авто, но цена меня остановила.
Вам нужно решить рад пунктов:
1) Однозначно установка мощного генератора, что на иномарку уже дорого.
2) Мощный и компактный электромотор, желательно бесколлекторный именно он отдает большие обороты при оптимальном потреблении энергии. Лично я видел такие для компактных моделей, однако мощностью от 0,5 Квт стоит также не дешево.
3) Крыльчатка и корпус. Также нужно сделать самому либо купить, для максимального нагнетания воздуха. Также непростая задача.
4) Ну и конечно стабилизатор или инверторы, для питания электромотора.
Задачи не простые, на некоторые иномарки нет мощных генераторов, так что сделать очень сложно!
Но многие умельцы, в гараж устанавливают на свои автомобили, прирост мощности действительно можно достичь до 20 – 30 %.
Причем многие ставят дополнительный датчик потребления воздуха в патрубок перед турбиной, он «видит» прокачиваемый объем и автоматически регулирует большую подачу топлива (подает значения в ЭБУ), для обогащения топливной смеси. Так что прошивка может и не понадобиться.
Турбонаддув - одно из самых остроумных и рациональных изобретений в истории человечества, поскольку основано на утилизации отходов - отработавших газов. Многие владельцы автомобилей ВАЗ не знают имени Альфреда Бюхи, изобретателя принципа турбонаддува, однако после удачной установки турбонаддува на свою Ладу, наверняка, с благодарностью думали о том человеке, который придумал некогда эту полезную в хозяйстве вещь.
Ставить или не ставить?
Хотя к установке турбонаддува на ВАЗ долгое время сохранялось скептическое отношение, турбированные вазы встречаются все чаще, неполадок в установке все меньше, а эффективность этого мероприятия - все очевиднее. Турбонаддув бензинового двигателя или «турбонаддув дизель» можно установить в автосервисе на любую модель ВАЗ. Как показывают тесты, при совершенно незначительном увеличении расхода топлива мощность и крутящий момент увеличиваются не меньше, чем на 35-40%.
Можно ли самостоятельно разобраться в тонкостях и установить турбину, не пользуясь услугами автосервиса? Безусловно, возможно все. Предлагаем вашему вниманию общую схему работ и некоторые рекомендации по вопросу, как установить турбонаддув своими руками.
Как сделать первый шаг?
Совет «учить матчасть» из любимого старого фильма здесь весьма и весьма актуален. Какой компрессор следует выбрать? Возьмем для примера самый маленький турбокомпрессор ТКР-7, оснащенный радиальной центростремительной турбиной и поставим цель повысить мощность мотора на 15-20%. Чтобы добиться результата, необходимо повысить давление в топливной системе в 1,2 раза. Более резкое, неожиданное повышение давления на впуске приведет к сокращению ресурса двигателя - прежде всего, износятся поршни и обгорят выпускные клапаны. Если 20% прироста мощности мало, придется модернизировать впускные клапаны.
Для регулирования количества отработавших газов, поступающих в турбокомпрессор, необходимо установить перепускной патрубок, который будет отводить часть газов мимо турбины. На впуске рекомендуется применить сменные дросселирующие шайбы.
Монтаж турбины: пошаговое описание
Турбину ТКР -7 можно установить на любую модель ВАЗ без серьезного изменения серийных узлов, кроме вазов 2108 и 2109. Для установки турбонаддува на эти модели необходимо модернизировать подвеску и тормозные систему. Чтобы поставить турбокомпрессор на ВАЗ - 2107, придется переместить аккумулятор в левую часть отсека.
С двигателя нужно снять воздушный фильтр и карбюратор. Приемный алюминиевый патрубок устанавливается на штатной площадке карбюратора, а штатная приемная труба удаляется. Конструкцию для прочности следует закрепить болтами. Газоотводящий патрубок устраняется на шпильки выхлопного коллектора через штатную прокладку. Приемная труба глушителя вводится снизу.
ТКР требуется смонтировать и закрепить на горизонтальный фланец патрубка. Затем в выпускной тракт ТКР нужно ввести цилиндрическую законцовку имеющего уплотнительное кольцо отводящего патрубка. Прямоугольный фланец патрубка необходимо закрепить на приемной трубе через медную прокладку.
Между патрубками впуска и выпуска и патрубком компрессора турбонаддува следует установить соединительные патрубок диаметром пятьдесят миллиметров и закрепить его пластиковыми хомутами. На выходе компрессора устанавливается еще один алюминиевый патрубок. При помощи штатных шпилек крепим карбюратор к горизонтальному фланцу патрубка через штатную прокладку.
Теперь находим прижимную пластину крышки головки блока, вторую справа и удаляем ее. На это место монтируем приводный кронштейн дроссельной заслонки. На специальном штуцере входного патрубка закрепляем газопровод гидровакуумного усилителя, подсоединяем датчики приборов. В последнюю очередь монтируется воздушный фильтр и присоединяем вентиляционную трубу картера.
После установки двигатель с турбонаддувом запускается без малейших затруднений. Его работа устойчива в любом диапазоне вращения. Форсаж возникает при 4000 оборотов в минуту и достигает запланированных в начале 20%.
Идея практического применения энергии пара далеко не нова, использование паровых турбин в промышленных масштабах давно стало частью нашей жизни. Именно эти агрегаты, установленные на различных электростанциях и ТЭЦ, на 99% снабжают электричеством наши дома. Однако, некоторые мастера-умельцы умудряются внедрить принцип преобразования тепловой энергии в электрическую у себя дома. Для этого используется самодельная паровая турбина минимальных размеров и мощности. О том, как ее собрать в домашних условиях, и пойдет речь в данной статье.
Как работает паровая турбина?
В сущности, паровые турбины являются составной частью сложной системы, призванной преобразовать энергию топлива в электричество, иногда – в тепло.
На данный момент этот способ считается экономически выгодным. Технологически это происходит следующим образом:
- твердое или жидкое топливо сжигается в паровой котельной установке. В результате рабочее тело (вода) обращается в пар;
- полученный пар дополнительно перегревается и достигает температуры 435 ºС при давлении 3.43 МПа. Это необходимо для того, чтобы добиться максимального КПД работы всей системы;
- по трубопроводам рабочее тело доставляется к турбине, где равномерно распределяется по соплам с помощью специальных агрегатов;
- сопла подают острый пар на изогнутые лопатки, закрепленные на валу, и заставляет его вращаться. Таким образом, кинетическая энергия расширяющегося пара переходит в механическое движение, это и есть принцип действия паровой турбины;
- вал генератора, представляющего собой «электродвигатель наоборот», вращается ротором турбины, в результате чего вырабатывается электроэнергия;
- отработанный пар попадает в конденсатор, где от соприкосновения с охлажденной водой в теплообменнике переходит в жидкое состояние и насосом снова подается в котел на прогрев.
Примечание. В лучшем случае КПД паровой турбины достигает 60%, а всей системы – не более 47%. Значительная часть энергии топлива уходит с теплопотерями и расходуется на преодоления силы трения при вращении валов.
Ниже на функциональной схеме показан принцип работы паровой турбины совместно с котельной установкой, электрическим генератором и прочими элементами системы:
Чтобы не допускать снижения эффективности работы, на валу ротора располагается максимальное расчетное число лопаток. При этом между ними и корпусом статора обеспечивается наименьший зазор посредством специальных уплотнений. Простыми словами, чтобы пар «не крутился вхолостую» внутри корпуса, все зазоры минимизируются. Лопатка сконструирована таким образом, чтобы расширение пара продолжалось не только на выходе из сопла, но и в ее углублении. Как это происходит, отражает рабочая схема паровой турбины:
Следует отметить, что рабочее тело, чье давление после попадания на лопатки снижается, после рабочего цикла в первом блоке не сразу попадает в конденсатор. Ведь оно еще располагает достаточным запасом тепловой энергии, а потому по трубопроводам пар отправляется во второй блок низкого давления, где снова воздействует на вал посредством лопаток другой конструкции. Как показано на рисунке, устройство паровой турбины может предусматривать несколько таких блоков:
1 – подача перегретого пара; 2 – рабочее пространство блока; 3 – ротор с лопатками; 4 – вал; 5 – выход отработанного пара в конденсатор.
Для справки. Скорость вращения ротора генератора может достигать 30 000 об/мин, а мощность паровой турбины – до 1500 МВт.
Как сделать паровую турбину в домашних условиях?
Множество интернет-ресурсов публикует алгоритм, согласно которому в домашних условиях и с применением небольшого количества инструментов изготавливается мини паровая турбина из консервной банки. Помимо самой банки понадобится алюминиевая проволока, небольшой кусочек жести для вырезания полоски и крыльчатки, а также элементы крепежа.
В крышке банки делают 2 отверстия и впаивают в одно кусочек трубки. Из куска жести вырезают крыльчатку турбины, прикрепляют ее к полосе, согнутой в виде буквы П. Затем полосу прикручивают ко второму отверстию, расположив крыльчатку таким образом, чтобы лопасти находились напротив трубки. Все технологические отверстия, сделанные во время работы, тоже запаивают. Изделие нужно установить на подставку из проволоки, заполнить водой из шприца, а снизу разжечь сухое горючее. Импровизированный ротор паровой турбины начнет вращаться от струи пара, вырывающегося из трубки.
Понятно, что такая конструкция может служить лишь прототипом, игрушкой, поскольку данная паровая турбина, сделанная своими руками, не может использоваться с какой-то целью. Слишком мала мощность, а о каком-то КПД и речи не идет. Разве что можно показывать на ее примере принцип действия теплового двигателя.
Мини-генератор электроэнергии можно реально изготовить из старого металлического чайника. Для этого, кроме самого чайника, потребуется медная или нержавеющая трубка с тонкими стенками, кулер от компьютера и небольшой кусочек листового алюминия. Из последнего вырезается круглая крыльчатка с лопатками, из которой будет сделана паровая турбина малой мощности.
С кулера снимается электродвигатель и устанавливается на одной оси с крыльчаткой. Получившееся устройство монтируется в круглом корпусе из алюминия, по размерам он должен подойти вместо крышки чайника. В днище последнего делается отверстие, куда впаивается трубка, а снаружи из нее выполняется змеевик. Как видите, конструкция паровой турбины очень близка к реальности, поскольку змеевик играет роль пароперегревателя. Второй конец трубки, как нетрудно догадаться, подводится к импровизированным лопаткам крыльчатки.
Примечание. Самая сложная и трудоемкая часть устройства – это как раз змеевик. Изготовить его из медной трубки легче, чем из нержавейки, но она долго не прослужит. От контакта с открытым огнем медный перегреватель быстро прогорит, поэтому лучше сделать его своими руками из нержавеющей трубки.
Применение паровой турбины
Налив в чайник воды и поставив его на включенный газ, можно убедиться, что при закипании энергии выходящего из трубки пара достаточно, чтобы на выходе электродвигателя появилась ЭДС. Для этого к нему стоит подключить светодиодный фонарик. Помимо питания для электрических лампочек, возможно и другое применение паровой турбины, например, для зарядки аккумулятора сотового телефона.
В условиях квартиры или частного дома подобная мини-электростанция может показаться простой игрушкой. А вот оказавшись в походе и взяв с собой турбированный чайник с электрогенератором, вы сможете оценить по достоинству его функциональность. Возможно, в процессе вам удастся найти еще какое-нибудь назначение турбины. Больше информации об изготовлении походного генератора из чайника можно узнать, посмотрев видео:
Заключение
К сожалению, конструктивно паровые машины достаточно сложны и сделать дома турбину, чья мощность достигала хотя бы 500 Вт, весьма затруднительно. Если стремиться к тому, чтоб соблюдалась схема работы турбины, то затраты на комплектующие и потраченное время будут неоправданными, КПД самодельной установки не превысит 20%. Пожалуй, проще купить готовый дизель-генератор.