Результаты исследований небольших турбин позволили выявить причины снижения их эффективности, по мере уменьшения диаметра ротора:
- большая возвышенность лопаток, действие давления и низкая скорость газов,
- повышенная нагрузка турбины. Увеличение наружного диаметра рабочего колеса приводит к увеличению КПД турбины; увеличение этого диаметра, и в связи с ним увеличение скорости газов, может в результате привести к снижению КПД турбины, в результате и так небольшой способности, перекачивающей воду в руле выхлопных газов, подробнее смотрите здесь http://sto.ms/repair-and-inspection-of-turbines,
- высокая скорость потока в части объема при большом разворачивании фактора и очень большой (часто в режиме сверхзвукового полета) скорости на входе в колесо турбины (волновые явления),
- активный характер потока через рулевую камеру в направлении ротора турбины (потери больше, чем перелет до турбины реакции),
- специфическая конструкция и технология изготовления.
Анализ причин малой эффективности этих турбокомпрессоров указывает на то, что при их проектировании необходимо обратить внимание на:
- оптимизацию параметров строительных и расходных материалов,
- необходимость расчета элементов деталей перекачивающих воду турбины на основе газодинамичных процессов,
- рациональную конструкцию и технологию изготовления элементов.
- чистку турбины.
Полученные результаты исследований, в части объема малогабаритной турбины, получены в результате теоретического анализа:
1. Гидравлические потери потока газов составляют 14-24% по отношению к адиабатической работе, которую может выполнить энергия выхлопных газов. Потери энергии топлива составляют соответственно 4,5-5%, что в целом позволяет определить фактическую энергию выхлопных газов в части объема турбины с точностью до 6-8%.
2. Из-за небольших размеров турбокомпрессора, упомянутые выше потери приводят к значительному снижению ее адиабатической эффективности.
3. Говоря о турбокомпрессорах с двойным каналом спирали, предназначенных для наддува двигателей объемом перемещения большей или равной 4,0 дм3, впускная часть турбины не должна сужаться, как это имеет место на коаксиальном входе и выходе.
4. В двигателях объемом перемещения менее 2,0 дм3 применяется пропорциональный одноканальный спиральный вход минимальной длины, обеспечивающий оптимальное использование энергии газов для привода ротора.
5. Повышение эффективности малогабаритного турбокомпрессора на 5-8%, достигается путем увеличения диаметра рабочего колеса на входе газов. Повышение эффективности турбокомпрессоров для высокого наддува дизельных двигателей достигается благодаря системе регулировки рулевых лопастей и подбора технологий исполнения турбины из соответствующих сплавов, а ротора – с использованием керамических покрытий.