Kwalifikacja: TWO.09 - Obsługa siłowni statkowych, urządzeń pomocniczych i mechanizmów pokładowych
Zawód: Technik żeglugi śródlądowej
Wskaż czynnik roboczy w turbosprężarce tłokowego silnika spalinowego.
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Spaliny to właśnie ten element, który napędza turbosprężarkę w silniku tłokowym. Chodzi o gazy wylotowe, które powstają w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach. Po zakończeniu pracy w silniku, spaliny mają jeszcze bardzo dużą energię cieplną i kinetyczną. Gdy trafiają na wirnik turbiny, ich energia zamienia się w ruch obrotowy – to klasyczny przykład wykorzystania energii odpadowej. Moim zdaniem to świetne rozwiązanie z punktu widzenia efektywności, bo sporo energii, która normalnie byłaby tracona, zostaje odzyskane i wykorzystane do doładowania silnika – czyli podniesienia ilości powietrza dostarczanego do cylindrów. Turbosprężarki są już właściwie standardem w nowoczesnych jednostkach, szczególnie w motoryzacji i przemyśle ciężkim, bo pozwalają znacząco poprawić osiągi bez drastycznego zwiększania zużycia paliwa. Branżowe wytyczne, na przykład normy dotyczące emisji spalin, bardzo często wręcz wymuszają stosowanie doładowania turbosprężarkowego. Dla mnie osobiście to super przykład inżynierskiej pomysłowości – wykorzystujemy to, co jeszcze przed chwilą było tylko odpadem. Jeżeli kiedyś będziesz miał w rękach rozebraną turbosprężarkę, zwróć uwagę na kanały przepływu spalin – są specjalnie profilowane, żeby jak najefektywniej przekazać energię gazów na wirnik. W praktyce dobrze działająca turbina to podstawa nowoczesnego silnika, dlatego wiedza o czynniku roboczym jest tutaj absolutnie kluczowa.
Wielu osobom zdarza się pomylić, co faktycznie napędza turbosprężarkę, bo w grę wchodzą różne media związane z pracą silnika. Częstym nieporozumieniem jest myślenie, że paliwo albo mieszanka paliwowo-powietrzna mogą być tym czynnikiem, bo przecież to one są sercem spalania. Ale turbosprężarka nie ma kontaktu ani z czystym paliwem, ani z mieszanką przed spaleniem – one zostają w cylindrach i tylko tam zachodzi reakcja chemiczna. Powietrze natomiast to medium, które jest sprężane przez sprężarkową część turbiny, ale nie ono napędza samą turbosprężarkę – to raczej jej główny „beneficjent”, bo dzięki sprężaniu dostaje się go więcej do cylindrów. W rzeczywistości turbosprężarka wykorzystuje energię gazów wylotowych, czyli spalin, które wypływają z silnika po spaleniu mieszanki. To spaliny przekazują swoją energię kinetyczną i cieplną na łopatki wirnika turbiny. Z mojego doświadczenia wynika, że bardzo łatwo przeoczyć fakt, iż spaliny mają jeszcze bardzo dużą energię, którą można praktycznie wykorzystać, zamiast ją po prostu wyrzucać w atmosferę. W branży motoryzacyjnej obowiązuje zasada odzysku energii wszędzie, gdzie to możliwe, dlatego takie rozwiązanie jest dziś standardem. Dobre praktyki projektowe jasno wskazują, żeby przy projektowaniu układu doładowania zawsze brać pod uwagę przepływ i charakterystykę spalin, bo to one są kluczem do sprawnego działania turbosprężarki. Typowym błędem myślowym jest skupienie się wyłącznie na stronie ssącej silnika, zapominając o tym, co dzieje się z produktami spalania – a to tam właśnie kryje się odpowiedź na pytanie o czynnik roboczy. Jeżeli kiedyś będziesz miał okazję obserwować silnik na hamowni, zwróć uwagę, jak rośnie ciśnienie powietrza po wejściu turbosprężarki na wysokie obroty właśnie dzięki przepływowi spalin przez turbinę. To naprawdę robi wrażenie i pokazuje, jak ważna jest prawidłowa identyfikacja czynników roboczych w układach technicznych.