پایان نامه بررسی و تحلیل عملی توربو شارژر و سوپر شارژ، مهندسی مکانیک
عنوان: پایان نامه بررسی و تحلیل عملی توربو شارژر و سوپر شارژ، مهندسی مکانیک
رشته: پروژه تخصصی دوره کارشناسی،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات
فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحه: ۱۰۴
فهرست مطالب
بخش اول:
*بررسی و تحلیل عملی توربو شارژر و سوپر شارژ
تاریخچه توربوشارژر
توربو شارژر چیست؟
نحوه عملکرد توربو شارژر
اجزای اصلی توربو شارژر
توربین ها
کمپرسورها
نکاتی در مورد طراحی توربوشارژر
۱-تقویت بیش از انذازه
۲-پدیده ئ پس افت
۳-مکانیزم کنترل توربین گاز
۴-مکانیزم کولر داخلی
مزایای سیستم توربوشارژر
معایب سیستم توربوشارژر
سوپرشارژر
انواع سوپرشارژر
مزایای سوپرشارژر
تفاوت بین توربوشارژر و سوپرشارژر
منابع ومراجع
بخش دوم :
*بررسی وتحلیل تئوری توربوشارژر و سوپرشارژر
روش های افزایش توان
روابط بنیادی
کمپرسورها
توربین ها
مدل سازی موتورهای توربوشارژر شده
منابع و مراجع
یادداشت
بخش سوم :
*بحث و نتیجه گیری و پیشنهاد جهت تحقیقات آتی
بحث و نتیجه گیری
پیشنهاد جهت تحقیقات آتی
یادداشت
———————————————–
فهرست شکل
*بخش اول :
شکل(الف-۱) :تاریخچه توربوشارژر
شکل(الف-۲) :طرز کار موتور اتوموبیل
شکل(الف-۳): نحوه عملکرد توربوشارژر
شکل(الف-۴) : نحوه اتصال توربین به کمپرسور
شکل(الف-۵) : نحوه رچخش توربین ،مکش و ارسال هوا توسط کمپرسور
شکل(الف-۶) : یاتاقان بندی شفت و مدار روغنکاری آن
شکل(الف-۷) : توربین
شکل(الف-۸) : شماتیک توربین جریان شعاعی
شکل(الف-۹) : شماتیک توربین جریان محوری
شکل(الف-۱۰) : شماتیک کمپرسور گریز از مرکز
شکل(الف-۱۱) : نمونه ای از توربوشارژر کوچک
شکل(الف-۱۲): بوگاتی خودروی افسانه ای
شکل(الف-۱۳): توربوشارژر ترتیبی
شکل(الف-۱۴): اینتر کولر و نحوه قرار گیری آن در سیستم
شکل(الف-۱۵): فورد رنجر بایک سوپرشارژر زیر کاپوت
شکل(الف-۱۶): هورد پیک آپ دهه ئ ۱۹۴۰ با یک سوپر شارژر روتز
شکل(الف-۱۷): سوپر شارژر روتز
شکل(الف-۱۸): سوپرشارژر دو پیچی
شکل(الف-۱۹): سوپرشارژر مرکز گریز
شکل(الف-۲۰): خودروی سوپر دار
شکل(الف-۲۱): سیستم ابتدایی برای یک هواپیما همراه یک سوپرشارژر مرکز گریز
شکل(الف-۲۲): تفاوت بین توربو شارژر و سوپرشارژر
*بخش دوم :
شکل(۱-۱):پیکربندی سیستمهای توربوشارژر سوپرشارژر
شکل(۲-۱): دیاگرام آنتالپی-آنتروپی برای کمپرسور
شکل(۲-۲): دیاگرام آنتالپی-آنتروپی برای توربین
شکل(۳-۱): کمپرسورهای با جابه جایی ثابت
شکل(۳-۲): منحنی عملکری کمپرسور باپره های لغزنده
شکل(۳-۳): شماتیک کمپرسورهای سانتری فوز
شکل(۳-۴): دیاگرام آنتالپی-آنتروپیبرای جریان در کمپرسور سانتری فوز
شکل(۳-۵): دیاگرام سرعت در ورودی و خروجی کمپرسور
شکل(۳-۶):شماتیک منحنی کارایی کمپرسور
شکل(۳-۷): کارایی واقعی کمپرسور توربوشارژر
شکل(۴-۱): دیاگرام جهت نمایش میزان انرژی موجود در گاز اگزوز
شکل(۴-۲): شماتیک توربین با جریان شعاعی
شکل(۴-۳)(الف): دیاگرام آنتالپی-آنتروپی برای توربین شعاعی
شکل(۴-۳ب):دیاگرام های سرعت برای ورودی و خروجی توربین
شکل(۴-۴): منحنی کارایی توربین جریان شعاعی که نشانگر خطوط سرعت اصلاح شده
شکل(۴-۵): منحنی کارایی توربین جریان شعاعی که نشانگر دبی جرمی اصلاح شده
شکل(۴-۶): شماتیک توربین جریان محوری یک مرحله ای
شکل(۴-۷): دیاگرام سرعت در ورودی و خروجی توربین
شکل(۴-۸): مشخصه های عملکردی توربین محوری
شکل(۴-۹): منحنی کارایی توربین جریان محوری ،نسبت به فشار بر حسب دبی جرمی
شکل(۴-۱۰): خطوط عملکردی توربو شارژر در حالت پایداربه صورت خطوط ثابت
چکیده :
با توجه به اهداف ارتقاء عملکردی موتورهای گوناگون همچون کاهش مصرف سوخت، آلایندگی، وزن و حجم و افزایش توان و گشتاور خروجی؛ استفاده از سیستمهای جانبی همچون راهکارهای طراحی داخلی این گونه موتورها بسیار مورد توجه واقع شده است.یکی از این سیستمهای جانبی، سیستم توربوشارژر می باشد که سریعا در موتورهای اشتعال تراکمی بدلیل نحوه عملکرد آنها تاثیرات خود را به نمایش گذارد و هم اکنون با پیشرفت توان طراحی در موتورهای اشتعال جرقه ای نیز به کار می رود.
*این پروژه شامل سه بخش اصلی می باشد:
۱- بررسی و تحلیل عملی سیستم توربوشارژر و سوپر شارژر و اجزاء اصلی آنها
۲- بررسی و تحلیل تئوری سیستم توربوشارژر و سوپر شارژر و نحوه مدلسازی و ارائه یک مدل نمونه
۳- بحث ونتیجه گیری و پیشنهادجهت تحقیقت آتی
• در بخش اول طرز کار دو سیستم توربو شارژر و سوپرشارژر و اجزاء اصلی همچون توربین وکمپرسور به طور کامل توضیح داده شده است.
• در بخش دوم نحوه مدلسازی یک سیستم توربوشارژ شده و در پایان نیز یک مدل نمونه ونتایج حاصله از آن ارائه گردیده است.
• در بخش سوم بحث و نتیجه گیری صورت گرفته و نیز پیشنهاداتی جهت تحقیقات آتی ذکر شده است.
مقدمه:
تاریخچه توربوشارژر:
اولین توربوشارژر توسط دکتر آلفرد بوچی در سوئیس در بین سالهای ۱۹۰۹ تا ۱۹۱۲ طراحی و ساخته شد. دکتر بوچی مدیریت مهندسی مرکز تحقیقات برادران سالزر را بر عهده داشت و درسال ۱۹۱۵ اولین نمونه یک موتور دیزل توربوشارژر شده را عرضه کرد، ولی ایده او چندان در آن زمان مورد توجه قرار نگرفت.
. در طول جنگ جهانی اول برای نخستین بار از توربوشارژرها در هواپیما استفاده شد که موتور آنها طبق اصول موتورهای اتومبیل کار می کرد. مشکل اصلی در هواپیما زمانی بود که هواپیما در ارتفاع زیاد با هوای رقیق تر برخورد می کرد و دبی هوای ورودی به موتور کاهش می یافت، با نصب توربوشارژرها این مشکل حل شد. توربوشارژرها جهت مکش هوا به داخل موتور از کمپرسور استفاده می کنند و کمپرسور شرایط مناسبی را جهت انجام فرایند احتراق فراهم می کند.
کمپانی گرت مابین سالهای ۱۹۴۰تا۱۹۵۰ اقدام به ساخت توربو شارژرهای مختص استفاده در صنایع نیروگاهی جهت توربین های گازی نمود .
اولین خودروهای سبک سواری توربو بودند که برای بازار آمریکا در سالهای ۱۹۶۲ و ۱۹۶۳ ساخته شدند و عدم قابلیت اطمینان به این محصولات سبب محو شدن سریع آنها از بازار شد.
شکل (الف-۱ )
پس از اولین بحران نفتی در سال ۱۹۷۳، استفاده از سیستم توربوشارژر در موتورهای دیزل تجاری بیشتر از پیش مورد توجه قرار گرفت و دراین برهه از زمان توجیه اقتصادی استفاده از این سیستم در مقابل هزینه¬های سوخت مصرفی، نمود پیدا کرد. همچنین سختگیرانه تر شدن قوانین مربوط به آلایندگی در اواخر دهه هشتاد سبب افزایش انواع موتورهای توربوشارژر شده با کاربردهای گوناگون شد. در دهه ۷۰ توربوشارژر در خودروهای اسپرت و به ویژه خودروهای مسابقه¬ای فرمول یک به کار گرفته شد و کم کم خودروهای سواری مجهز به این سیستم معمول تر از گذشته
شدند. معمولاً گازهای خروجی از موتور به اتمسفر رانده می شود، اما موتورهایی که از توربوشارژر استفاده می کنند، گازهای خروجی به طرف توربین هدایت شده و باعث گردش توربین می شود.
اولین تحول شگرف در کاربرد توربوشارژر در خودروهای سواری در سال ۱۹۷۸ با ورود مرسدس بنز۳۰۰ اس دی که دارای یک موتو دیزل توربوشارژر شده بود،صورت پذیرفت.
این تحول درسال ۱۹۸۱ ادامه یافت. در این دوره به سبب کاهش آلایندگی، افزایش راندمان و کاهش مصرف سوخت استفاده از این سیستم به طور چشمگیری توسعه یافت.
توربوشارژر نوعی سیستم دمنده است که هوا را با فشار زیاد به درون سیلندر می دمد. همان طور که می دانید، هنگامی که پیستون در حالت عکسش قرار دارد، مخلوط هوا و سوخت (در موتور دیزلی، هوا) را به درون سیلندر می مکد. هر چه فشار هوا بیشتر باشد مقدار مولکولهای هوا بیشتر خواهد بود، و باتبع مخلوط هوا و سوخت بیشتری در سیلندر جای خواهد گرفت. هر چه سوخت بیشتر باشد، قدرت ناشی از احتراق هم بدین ترتیب موتور مجهز به توربوشارژر قدرت بیشتری نسبت به موتور معمولی تولید می کند. توربوشارژر به سادگی می تواند نسبت قدرت به وزن موتور را بهبود ببخشد، یعنی با قدرت مساوی ، خودروی مجهز به توربو شارژر از موتوری با وزن و حجم کمتر سود می برد ، در نتیجه حجم و وزن خودرو نیز کمتر می شود و این بدان معنی است که شتاب خودروی مجهز به توربوشارژر بیشتر است و سریع تر به سرعت مناسب دست پیدا می کند.
نحوه عملکرد توربوشارژر:
استفاده از توربوشارژرها یکی از مؤثرترین راه های افزایش بازده در موتورهای توربین گازی می باشد. به منظور درک صحیح از نحوه عملکرد توربوشارژرها می بایستی ابتدا طرز کار موتور اتومبیل های مدرن را بررسی کنیم. این موتورها با نام مرسوم چهار زمانه شناخته شده و در هر چرخه کاری، پیستون چهار مرحله را طی می کند. زمانی که پیستون پائین می آید، در یک لحظه هوا از طریق دریچه ای به داخل سیلندر وارد می شوند و وقتی که پیستون برمی گردد، دریچه ها (سوپاپ) بسته شده و هوای درون محفظه احتراق با بالا آمدن پیستون متراکم می گردد. زمانی که پیستون به بالای سیلندر می رسد، با جرقه ی شمع، مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود.
دیدگاه ها