涡轮增压器研究的目的、范围和背景；

涡轮增压器介绍:涡轮增压器其实就是一个空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。它利用发动机排出的废气的惯性冲力推动涡轮室内的涡轮，涡轮带动同轴的叶轮，叶轮将空气滤清器管路送来的空气加压送入气缸。当发动机转速增加时，废气排出速度与涡轮转速同步增加，叶轮将更多的空气压缩到气缸中。随着空气压力和密度的增加，可以燃烧更多的燃油，通过相应增加燃油量和调节发动机转速，可以增加发动机的输出功率。参加比赛的跑车一般会在发动机上安装涡轮增压器，以使汽车产生更大的动力。发动机通过燃烧气缸中的燃料来发电。燃料的输入量受到吸入气缸的空气量的限制，产生的功率也会受到限制。如果发动机的运行性能处于最佳状态，增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入气缸来增加燃油量，提高燃烧做功能力。在目前的技术条件下，涡轮增压器是唯一能在不改变工作效率的情况下增加发动机输出功率的机械装置。涡轮增压器最大的优点是可以在不增加发动机排量的情况下，大幅度提高发动机的功率和扭矩。一般来说，带涡轮增压器的发动机功率和扭矩会提高20% ~ 30%。首先说一下涡轮增压器的一般结构原理。废气涡轮增压器主要由泵轮和涡轮组成，当然还有其他控制部件。泵轮和涡轮由轴，即转子连接。发动机排出的废气带动泵轮，泵轮带动涡轮转动，涡轮转动给进气系统增压。增压器安装在发动机的排气侧，所以增压器的工作温度很高，增压器工作时转子的转速很高，可以达到每分钟几十万转。涡轮增压器多用于柴油发动机，现在一些汽油发动机也使用涡轮增压器，但需要很多改进。最近30年，涡轮增压器被广泛应用于多种类型的汽车，弥补了部分自然吸气发动机的固有缺点，使发动机在不改变排气量的情况下，输出功率提高了10%。涡轮增压器是与内燃机配套的产品，设备比较简单，很快就饱和了，开发难度大。解决问题的办法是开发新用途，拓展应用领域。现总结涡轮增压的思路，送参考:1，车辆改装，改装涡轮增压，让车节能。背景:这种想法对厂家的好处是增加涡轮增压器的销量。对用户的好处是:为车辆节能。内容:关于内燃机节能，廉价的石油资源和内燃机尾气余压能的利用主要是增加发动机功率。在石油资源匮乏的今天，节能十分突出，人们很自然地将内燃机排气的剩余动能与发动机功率直接联系起来，以提高内燃机的效率。内燃机废气压力为3~5公斤/平方厘米。如果这些能量得到有效回收，热效率理论可以再翻一番，其好处不言而喻。这个思路主要有两个方案，(1)，就是在汽油机尾气中安装(改装涡轮增压器)，连接动力系统，达到节能的目的。(2)在汽油发动机的尾气中安装改装的涡轮增压器，带动发电机，配合汽车动力系统的改造。该车具有双动力的特点。改造后的汽车可节能30%。2.一种内燃机排气能量回收利用机，属于一种提高内燃机热效率的装置，特别是利用内燃机排气的余压和余热能量，该装置能有效地回收这种能量，从而起到提高内燃机热效率和节约燃料的作用。内容:为了更有效地回收内燃机尾气能量，从内燃机中去除废气中的余压和余热能量，并增加一套装置进行再利用。本设计为解决其问题，采用了在现有内燃机排气管后增加一套装置的技术方案。该装置的主要部件有:两套半涡轮增压器。附加设备用于从内燃机排气中回收余压和废热能。该装置主要采用通常的涡轮增压器技术，加上热交换器和冷却器，以及几套运行设计。这样可以回收内燃机尾气的能量，起到增压和提高动力的作用，从而达到节油的目的。3.单缸柴油机尾气能量回收机，属于尾气能量回收技术。内容:主要用于小型柴油机。例如单缸小马力柴油发动机。要解决的主要技术问题是现有涡轮增压器针对大马力，单缸柴油机脉冲间隔长，影响涡轮效率。目前我在市场上还没有看到一款针对单缸小马力柴油机的涡轮增压器。我国柴油机数量最多的是小马力柴油机。这台机器是我设计的(可以叫涡轮节能器)。在匹配50马力以上涡轮增压器的基础上，经过巧妙的设计改动，可以应用到15马力的小型柴油机上。这台机器的成本比原来的涡轮增压器低。效率可以提高1/3(提高燃气轮机效率不是小问题)。发动机节能可达1/4~1/6，可省去消声器。是一个很好的发明，很有市场潜力。4.涡轮循环倍增器，属于解决单缸柴油机脉动，更好地利用尾气能量的设备。背景:涡轮增压器的燃气轮机是一级燃气轮机，效率较低。单缸发动机排的废气也是脉动的。很多时候，排气中还是有一些残余压能的。这个装置是为了提高这部分的效率而设计的。主要用于涡轮增压器、消音器(降低排气压力)等。技术提示:增加一个简单的气体循环装置，可以将加压气体部分回流，循环使用。5.分离式涡轮增压器发动机的涡轮增压器设计中的主要考虑是:增加发动机的功率。机器还有一个缺点就是加速时很滞后(好像不能努力)。内容:该机可以最大限度的利用尾气的动能，作用于发动机的动力，节约能源。并且解决了带有涡轮增压器的发动机加速时的滞后问题。这种涡轮增压器也可以用在汽油发动机上。你可以燃烧几种汽油或天然气。6、汽油发动机、涡轮增压器节能思路汽车装有涡轮增压器以节约能源。这个想法可以增加涡轮增压器的销量。涡轮增压器产品是针对柴油发动机的，它的主要作用是增加功率，而不是节能。而带涡轮增压器的汽油内燃机由于压缩比的限制，压力高容易过早燃烧，不适合安装。汽油内燃机的效率比柴油机低，但很多地方还是需要汽油内燃机，尤其是天然气汽车，需要用汽油内燃机改造。现在油价飞涨，节能是社会急需的黄金技术。想法是在汽油内燃机上安装一个涡轮增压器，然后花几块钱把发动机的零件换一下，这样汽油内燃机就可以节能10%左右，功率也可以增加。同样的思路也适用于天然气汽车，不仅可以节能，还可以将天然气汽车的动力恢复到烧汽油时的水平。这项技术适用于新型发动机，也适用于现有汽车的改造。这是一个巨大的利益空间。7.利用涡轮增压器发展小型火力发电的小型燃煤电厂主要是柴油机。煤电小型化是一个技术难题。通过改造涡轮增压器可以开发小型燃煤发电机组。其思路是，美国和日本利用天然气的小型燃气轮机发电技术的推广主要有两个变化:(1)，采用细煤粉法解决除灰问题。(2)使用颗粒煤也解决了清除灰粒的问题。(3)用煤气更容易解决除灰问题。还有其他方法。涡轮增压器开发的两个小型燃煤电厂。小煤火电是发电技术中的一个难题。笔者也研究这个问题很多年了。以涡轮增压器为主要设备的两种小型煤电设计可以成熟。主要内容是:发电量几千瓦至1千瓦，热效率约15%。这种燃气发动机的热效率可以达到25%左右。未来发展可以达到40%。目前燃煤火电站一般只有30%，所以比现在的火电站效率更低。另外煤电小，余热方便，比如北方供暖，大棚，生活用热水等等。大电站集中供热，分散用户和管道投资大，小电站更灵活。适用范围:主要是分散热用户，如农村大型温室大棚、单体建筑供暖、小城镇等。而不是一些小锅炉，卖电的钱可以抵消燃煤的钱。因为投入少，所以能快速发展。这种技术的其他应用包括例如船舶动力、机车动力等。市场需求，理论很棒。8.开发带涡轮增压器的燃煤发动机，直接用煤启动汽车。还可以改变涡轮增压器作为柴油机配套装置的地位，有可能取代现在的汽油和柴油活塞式发动机，成为汽车动力的主角。技术并不复杂，主要问题是流畅度，这也是之前技术的发展。批量生产的成本与现有内燃机相近甚至更低。初始阶段热效率达到20%，发展阶段可达到40%。以煤代油符合我国国情，政策明确了方向。目前以煤代油的技术路线主要是用煤生产甲醇和合成汽油。这些方法的问题是:按照能量比，一吨石油需要3~4吨煤来替代(因为生产中只能转化60%的能量)，生产过程中也有能量消耗。价格比需要6~8吨。虽然经济实惠。但需要建设很多大型装置，投资巨大，短时间内无法完成。如果煤炭直接替代汽油，能量比只有2: 1，价格比不到3吨，其受益空间巨大。举个例子，一辆车每天要花100元油费，但最多25元就够用煤了。中国目前每年的石油消耗量是3亿吨，而每年的煤炭产量是20亿吨，是第二名美国的两倍。煤炭发展的动力，和上述技术一样，需要部分提升。看不出技术问题破不了。特别适合双动力发动机。如果可以用煤粉，可以用其他可燃粉末，如木柴、秸秆粉、面粉等。就玉米粉而言，也比酒精好。中国每年有10多亿吨资源，可以利用的有几亿。这项技术的实现更有利于让汽车进入寻常百姓家。9、代替小型燃气轮机扩大使用涡轮增压器的企业，在生产涡轮增压器设备的基础上，经过微小的改动，可以生产多种用途的燃气轮机。涡轮增压器属于单极小型燃气轮机和单极离心式压缩机。就这台机器是燃气轮机部分来说，效率低是因为它是一流的。如果能提高效率，会有很大的应用空间。比如可以替代小型燃气轮机和蒸汽轮机。关于提高效率:其方案有:a、串联:道理就跟多级水泵一样。两个涡轮增压器串联最简单实用的方法是将一个涡轮增压器的出气口连接到另一个的进气口，这样就可以串联多个涡轮增压器。这种方法中涡轮增压器需要提高的是物体的耐压水平要提高。方法可以如下:(a)外壳的模具要新。(二)有很多方法可以对原外壳进行强化改造，增加其续航能力。b、机器结构改造。主要包括:(一)现有技术拼凑而成，如:设计‘径流式’两级或三级‘燃气轮机’。这台机器看起来也像涡轮增压器。容积类似于较大的涡轮增压器。例如叶片，可以一次铸造或机械加工。机器可以是离心式的，也可以是向心式的。也可以是径流式燃气轮机和涡轮增压器的组合，在涡轮增压器外增加一级燃气轮机的叶片。创新技术。这方面的内容很多。这里主要介绍我的一项专利发明技术。名字叫“螺旋帆燃气轮机”。专利号为200051005444.5。本机特点:采用风车原理。外壳类似于涡轮增压器的外壳，没有叶片，只有转子。转子叶轮的制造可以一次铸造完成。具有机构简单、效率高的特点。非常适合涡轮增压器的企业开发。此外，还可以是这几种机械的组合，会有多种形式的适合涡轮增压器企业的小型燃气轮机10替代小型燃气轮机进行泄压阀的能量回收。属于扩大涡轮增压器用途的领域。企业节能的思路。背景，工厂里有很多残余压力。现在强调节能减排，要考虑回收利用。内容:也是压缩机、水泵等电机的反转。工厂里肯定有很多这样的地方，用减压阀把气体减压，压力可以白白流失。如果加上燃气轮机驱动发电机，这部分压能就可以回收。涡轮增压器改装的小型燃气轮机非常适合驱动发电机，该机有一定市场。11，加热炉节能再生风机属于:涡轮增压器扩大用途。企业节能的思路。内容:工厂的加热炉都需要风机，基本都是电机驱动的。但是，所有的加热炉都有余热。如果利用这些余热，采用热力机械(如燃气轮机)，就可以节约电能。然而，燃气轮机非常昂贵。如果我们使用现有的涡轮增压器，它将有很大的用处。加热炉和锅炉是工业的基础设备，所以该机的应用领域很广。12，通风节能空调属于:涡轮增压器扩大用途。用于空调节能。背景:夏天制冷，冬天制热都需要空调，但问题是这些都需要封闭的空间，否则冷热能量会流到外面，损失能量。但密封带来的问题是空气质量下降，二氧化碳含量高，有时会让人头晕恶心。内容:为此，设计了一种热交换空调，通过涡轮增压装置进行改造。在节能的基础上(甚至比现在的空调更节能)，室内外空气质量基本相同。13，空调是利用涡轮增压器改装的空调，没有制冷剂，机构简单。是这个行业的一条出路。可以扩大销量。14，代替一些企业的小汽轮机，有大量的压力蒸汽，但是汽轮机价格比较高，不普及，所以这些蒸汽压力经常被降低浪费。如果用涡轮增压器代替小型汽轮机，由于成本低，使用方便，更容易推广。15，导弹发动机。属于:这种思路是一种扩大涡轮增压器用途的方法。内容:涡轮增压器是一种简单的燃气轮机装置。燃气轮机在飞机上有很好的应用。然而，在飞机上使用涡轮增压器的问题是效率低。但如果用在巡航导弹上，在某型巡航导弹模型上就很实用了。战争中的武器，很多地方需要的是数量的优势，也就是武器的成本。涡轮增压器改造的发动机因其价格便宜、成本低，将会有很好的市场前景。而且我认为我国可以发展导弹运输。这种运输方式在很多地方都很适合(比如快递)。16，航空发动机属于:扩大涡轮增压器的用途。内容:涡轮增压器是一种简单的燃气轮机。燃气轮机在飞机上有很好的应用。但是涡轮增压器是一台低效的机器。如果在第二个方面提高效率，这一点的要点是:可以用串联和并联的方法。发电机可以是喷射式或螺旋桨式。军民两用。我可以提供详细的设计方案。