Cómo aumentar la potencia del motor de turbina de gas del tanque T-80: el agua simple servirá
El agua, como saben, está lejos del óxido nitroso, pero puede ayudar con bastante éxito a impulsar varios tipos de plantas de energía. Un ejemplo sorprendente aquí son los turboventiladores y los turborreactores. aviación motores en los que el postquemador utilizaba la inyección de agua o de una mezcla agua-alcohol a la entrada del compresor. ¿Es posible hacer algo similar con una planta de energía de turbina de gas? tanques T-80? Puedes, y los resultados son impresionantes.
En este material, consideraremos el método más sencillo para aumentar la potencia de los motores de turbina de gas de tanque, que se ha propuesto para su uso desde los años 70.
¿Y por qué es necesario?
Primero, debe explicar por qué el agua generalmente puede ayudar a aumentar la potencia de un motor de turbina de gas (GTE) de tanque. El hecho es que uno de los componentes principales de este tipo de central eléctrica es un turbocompresor de dos etapas. Su función principal es comprimir el aire procedente del exterior a la presión de trabajo y dirigirlo a la cámara de combustión de la turbina. Pero, como saben, la compresión conduce a un aumento de la temperatura, por lo que aquí comienza a manifestarse una relación simple.
Diagrama estructural de un motor de turbina de gas. Fuente: otvaga2004.ru
El compresor comprime el aire entrante y, como resultado de la compresión, se calienta y se expande. Como resultado, el compresor necesita gastar mucha energía para llevar el aire a la presión deseada. Al mismo tiempo, el funcionamiento de la unidad afecta directamente la potencia del motor, lo que reduce la cantidad de "caballos". En condiciones normales, esto prácticamente no afecta el rendimiento de tracción de las centrales, y se diferencian poco de las indicadas en la documentación, pero sería una buena idea para reducir el efecto parásito del compresor.
Por cierto, esta influencia parasitaria se ve agravada por un aumento de la temperatura del aire. Según datos estadísticos, las turbinas de gas sin intercambiadores de calor, que son los motores de nuestros T-80 de varias modificaciones, pierden aproximadamente el 0,6% de su potencia con un aumento de la temperatura del aire de 1 grado Celsius solo debido al compresor "comido". Al mismo tiempo, el consumo específico de combustible no disminuye, sino que, por el contrario, aumenta, hasta un 0,5% por grado.
No es difícil imaginar cómo se comportarán los motores en condiciones de calor extremo. Sin embargo, ni siquiera necesitas imaginarlo. Con todas las restricciones de temperatura, las características de tracción de los tanques T-80 a veces caen tanto que llegan al nivel de los motores diesel T-72 más débiles. Las pruebas realizadas en los años 80 del siglo pasado en las regiones desérticas de Asia Central muestran que los tanques del tipo T-80B / BV, equipados con motores de 1100 caballos de fuerza, en realidad se igualaron a sus contrapartes Tagil con motores de pistón de 780 caballos de fuerza. Con.
El T-80U es uno de la galaxia de los "ochenta", cuya potencia del motor está limitada no solo por la temperatura del aire, sino también por el polvo del área de combate. Fuente: vitalykuzmin.net
En este sentido, surge la pregunta: ¿es posible impulsar las centrales eléctricas de turbinas de gas de tanque y al mismo tiempo mantener sus características de potencia en condiciones adversas de clima cálido? Un simple aumento de la potencia claramente no es suficiente aquí, como lo demuestran los motores GTD-1250 de 1250 caballos de fuerza de los tanques T-80U: la potencia ha aumentado, pero también cae con el calor. Además, en áreas polvorientas, las máquinas se ven obligadas a trabajar en el modo "desierto" para proteger los motores del mayor desgaste por polvo, lo que también reduce el número de "caballos" debido a la baja temperatura de los gases.
La respuesta parece estar realmente ahí: use agua corriente.
¿Como funciona?
Como se mencionó anteriormente, el agua no es óxido nitroso. No se quema, la combustibilidad y liberación de energía del combustible tampoco aumenta directamente. Pero ella puede enfriarse, y lo hace con bastante éxito.
Aquí viene a la mente el propio compresor que lucha contra el aumento de la temperatura del aire comprimido, devorando la potencia de la turbina. Pero, ¿y si le inyectas un líquido que se evapora? El proceso de evaporación enfría significativamente el aire, incluido el aire comprimido. Y aquí algunas sustancias volátiles, como el alcohol metílico o etílico y otras, serían ideales, pero su inflamabilidad, precio y disponibilidad predeterminaron la elección en la dirección del agua ordinaria.
Como ejemplo de cómo funciona en general, puede tomar el motor GTD-1000T con una capacidad de 1000 caballos de fuerza, utilizado en tanques T-80. En su diseño -antes de ingresar al compresor de la primera etapa- se introdujeron boquillas para inyección de agua con una capacidad total de más de 400 kg por hora.
Fuente: thesovietarmourblog.blogspot.com
Al entrar en el interior, el agua se dispersa a lo largo de las paredes del compresor mediante paletas de trabajo que bombean aire. En el futuro, formando una película en las superficies internas, fluye a lo largo del camino del aire y se evapora parcialmente. Esto es lo que causa el enfriamiento. La temperatura del aire comprimido cae y, como resultado, se reducen su expansión y la energía del compresor gastada en la compresión. De ahí el aumento de la potencia del motor.
Sin embargo, uno no debe pensar que unos pocos litros o decenas de litros de agua serán suficientes para un postquemador de alta calidad de una turbina de gas. Zhor aquí es casi comparable al consumo de combustible, que está bastante justificado por los gigantescos volúmenes de aire que consume el motor durante su funcionamiento; aquí, por supuesto, superará a cualquier motor diesel.
Entonces, para aumentar la potencia de un motor de turbina de gas en solo 50 caballos de fuerza, se requieren alrededor de 100 kilogramos de agua por hora. Aquí es realmente al menos llenar los tanques de combustible de popa con agua. Pero estos 50 "caballos" no generarán ningún clima; dicho dispositivo de poscombustión prácticamente no afectará la movilidad del automóvil de ninguna manera. Pero nadie se detendrá en tal bagatela.
Un resultado más significativo, expresado en un aumento de 200 o más caballos de fuerza, se logra con un consumo de agua de hasta 400 y pico kilogramos por hora, dependiendo de las condiciones. En este caso, podemos esperar mejoras significativas en la movilidad del tanque, ya que el motor será comparable al GTD-1250 del T-80U. En consecuencia, si el propio GTD-1250 está sujeto a tal fuerza, entonces su rendimiento de tracción se acercará al motor del tanque estadounidense Abrams con una capacidad de 1500 caballos de fuerza.
Es de destacar que en condiciones de calor, las posibilidades de poscombustión con la ayuda de agua se amplían un poco. Entonces, a una temperatura del aire de + 35-45 grados centígrados, la potencia del motor aumenta en un promedio del 25%, es decir, no solo estamos hablando de mantener las características de la central eléctrica en un clima cálido, sino también de su importante aumento, que no se puede lograr por los métodos clásicos de forzamiento.
En gran medida, dicho aumento de potencia también puede ayudar a superar los obstáculos de agua mediante un tanque en el fondo. El hecho es que los motores de turbina de gas de los tanques T-80 son muy sensibles a la resistencia a la liberación de gases de escape, por lo tanto, sin una tubería que asegure su extracción a la superficie, no se puede superar un depósito profundo. El uso de "postcombustión de agua" en este caso cambia completamente la situación: los gases de escape adquieren la presión suficiente para liberarlos directamente al agua sin tubería de salida de gases a profundidades de hasta 8 metros.
T-80U con el kit de conducción submarina instalado. El tubo de escape es visible por encima de la superficie del agua. Fuente: vpk-news.ru
Hallazgos
Forzar inyectando agua en un compresor de aire resultó ser un método verdaderamente radical para aumentar la potencia de un motor de turbina de gas en casi todas las condiciones de temperatura, con la excepción de las heladas, cuando el agua simplemente se congelaba en los tanques de almacenamiento. Y, cabe destacar, que este método de aumentar la potencia no redujo el recurso de la central eléctrica, sino que, por el contrario, lo aumentó.
Tanques de combustible de popa T-80BV. Uno de ellos debía ser reemplazado por un barril para agua de refrigeración. Fuente: vitalykuzmin.net
Sin embargo, también hubo desventajas significativas asociadas con un mayor consumo de combustible y la instalación de al menos un barril de agua en lugar del tanque de combustible de popa, así como una bomba para bombear agua a las boquillas. Estudios más detallados de este método de postcombustión podrían conducir a algunos resultados en términos de su implementación en la producción en masa, pero la necesidad de refinar los motores, realizar cambios en el material y la parte técnica y la documentación, etc. hizo sus propios ajustes. En última instancia, los proyectos sobre este tema, que de alguna manera se hicieron sentir desde finales de los años 70, se cerraron por completo con el colapso de la URSS.
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