5. PHĐN TÍCH VĂ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÂP TĂNG ÂP
5.1.2. Phđn tích sơ đồ tăng âp tuốc bin khí liín hệ khí thể
+ Cơng dụng:
Tăng âp tuốc bin khí lă phương ân tăng âp dùng tuốc bin lăm việc nhờ năng lượng khí xả của động cơ đốt trong để dẫn động mây nĩn. Khí xả của động cơ đốt trong cĩ âp suất vă nhiệt độ cao nín nhiệt năng của nĩ tương đối lớn, muốn khí xả sinh cơng nĩ phải được giên nở trong một thiết bị để tạo ra cơng cơ học, nếu để nĩ giên nở trong xylanh động cơ đốt trong thì dung tích của xylanh rất lớn lăm cho kích thước của động cơ đốt trong quâ lớn, nặng nề, điều năy mặc dù lăm tăng hiệu suất nhiệt nhưng tính hiệu quả được đânh giâ bằng giâ âp suất trung bình sẽ rất nhỏ. Để tận dụng tốt năng lượng khí xả, người ta cho nĩ giên nở đến âp suất mơi trường vă sinh cơng trong cânh tuốc bin.
3
2 4
1 5
Hình 5- 5 Sơ đồ nguyín lý tăng âp bằng tuốc bin khí chỉ liín hệ khí thể 1- Mây nĩn; 2- Thiết bị lăm mât; 3- Động cơ; 4- Bình xả; 5- Tuốc bin
Trong số năng lượng thu nhiệt cung cấp cho động cơ khơng tăng âp, chỉ khoảng 30- 40% được chuyển thănh cơng cĩ ích, nhiệt vật trị của khí thải đem ra ngoăi trời chiếm khoảng 40- 50%. Nếu dùng tuốc bin khí để số khí thải cĩ nhiệt độ cao kể trín được tiếp tục giên nở sinh cơng, trước khi thải ra ngoăi trời vă dùng cơng ấy để dẫn động mây nĩn tăng âp (trânh dùng cơng suất cĩ ích của động cơ) sẽ cĩ thể nđng cao cơng suất cĩ ích vă cải thiện tính kinh tế của động cơ.
Tăng âp tuốc bin khí chính lă một thiết bị thực hiện việc thu hồi một phần năng lượng của khí thải. Số năng lượng thu hồi năy chiếm tới 5 - 10% toăn bộ năng lượng nhiệt cấp cho động cơ.
Tuốc bin tăng âp khí vận hănh bằng năng lượng thừa trín đường xả của động cơ. Cơ cấu năy nĩn hỗn hợp nhiín liệu qua kĩt lăm mât, trộn với một phần khí xả vă đưa chúng trở lại buồng đốt. Buchi đưa ra ý tưởng vận dụng năng lượng động học sinh ra từ khí thải âp suất lớn để nĩn hỗn hợp khí nạp trước khi văo động cơ. Buchi sử dụng dịng khí thải để vận hănh tuốc bin, qua đĩ, nĩn dịng khí nạp trước khi văo động cơ, kỹ thuật của ơng mang tín turbochager – tăng âp tuốc bin.
* Ưu điểm của tăng âp tuốc bin khí cĩ liín hệ khí thể:
Mây nĩn được dẫn động bởi tuốc bin khí hoạt động nhờ năng lượng khí thải của động cơ. Khơng khí từ ngoăi trời qua mây nĩn được nĩn tới âp suất cao rồi văo xylanh động cơ.
Do tăng âp tuốc bin khí được dẫn động nhờ năng lượng khí thải, khơng phải tiíu thụ cơng suất động cơ như tăng âp cơ khí, nín cĩ thể lăm tăng tính kinh tế của động cơ, nĩi chung cĩ thể lăm giảm tiíu hao nhiín liệu khoảng 3- 10%.
Động cơ tăng âp cao, thường lăm kĩt lăm mât trung gian nhằm giảm nhiệt độ, qua đĩ nđng cao mật độ khơng khí tăng âp đi văo động cơ. Khi hoạt động ở những vùng cao nguyín, cơng suất của động cơ tăng âp tuốc bin khí cịn tạo điều kiện giảm ồn, giảm thănh phần độc hại trong khí xả, do đĩ loại năy đang được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Những động cơ diesel từ 35 KW đến 35000 KW phần lớn đều dùng tăng âp tuốc bin khí.
- Tạo ra cơng suất vă mơmen cao hơn - Nđng cao hiệu suất nhiệt
- Kết cấu gọn, nhẹ
- Phương phâp tăng âp TB khí cĩ liín hệ khí thể cho phĩp lợi dụng tối đa năng lượng khí xả, tạo ra hiệu suất cũng như tính hiệu quả cao cho ĐCĐT ở mọi lĩnh vực sử dụng.
- Tuabin khí hoạt động nhờ năng lượng khí thải của động cơ vă kĩo mây nĩn quay theo cùng tốc độ, phương ân năy giúp cho việc bố trí dễ dăng vă kết cấu câc chi tiết đơn giản.
- Hiệu suất của tuốc bin–mây nĩn lớn hơn so với câc động cơ tăng âp cơ khí. Vì trong mọi chế độ lăm việc của động cơ trong thiết bị đều tự động đạt được tỷ số tốt nhất giữa tốc độ dịng khí vă tốc độ tiếp tuyến trín câc bânh xe cơng tâc của tuốc bin vă mây nĩn.
* Nhược điểm của tăng âp tuốc bin khí cĩ liín hệ khí xả:
Khĩ tăng tốc vă khởi động hơn so với động cơ liín hệ cơ khí, mặt khâc trong quâ trình thay đổi phụ tải nếu động cơ đang chạy ở cơng suất lớn mă giảm tải sẽ khơng thể tận dụng năng lượng thừa của khí thải để lăm cơng cĩ ích, ngược lại nếu động cơ đang chạy ở cơng suất nhỏ mă tăng tải sẽ khơng thể tạo ra âp suất tăng âp cần thiết cho động cơ.
Tuy cĩ những khuyết điểm trín, nhưng động cơ tăng âp cĩ liín hệ khí thể vẫn được sử dụng rất lă rộng rêi vì đĩ lă một biện phâp tăng âp hữu hiệu nhất nhằm lăm tăng cơng suất vă hiệu suất của động cơ.