Материал: 2120

12. Скорость на выходе из диффузора определим из выражения

В первом приближении плотность 3 2 , а затем уточняется. Площадь выхода из улитки считают равной площади входа в

компрессор. Газ со скоростью С3 поступает в улитку (воздухосборник), его скорость снижается до значения С4 в результате расширения канала улитки. Принимаем, что площадь по центральной части развертки спиральной камеры (улитки) примерно в 1,5 – 3,0 раза больше выходной площади диффузора (F4 = 2F3). Величина F3 = Fдиф.

Используя уравнение постоянства расходов, находим среднюю скорость на входе в улитку компрессора. В первом приближении принимаем, что плотности воздуха в сечениях 3 и 4 равны друг другу, а затем их уточняем.

С3 F3 С4 F4.

13. Температуру, давление и плотность воздуха на выходе из улитки определяем из выражений

Скорость на выходе из компрессора примерно равна величине скорости на входе в компрессор. Давление воздуха на выходе значительно больше, чем на входе (над газом совершена работа сжатия).

Результаты расчета сведем в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Изменение скорости в каналах центробежного компрессора

Номер

0-0 1-1 2-2 3-3 4-4

сечения

Расход воздуха, кг/с

Плотность воздуха, кг/м3

Площадь сечения, м2

Средняя скорость, м/с

51

Содержание отчета:

1.Название работы.

2.Цель и задачи работы.

3.Размеры компрессора, турбины и перепускного устройства.

4.Расчетное определение площади проходных сечений при входе в компрессор, входе в колесо, выходе из колеса, выходе из диффузора, входе в улитку, выходе из компрессора.

5.Основные формулы для определения средней скорости в различных каналах компрессора.

6.Заполните табл. 1.1.

7.Постройте график скорости в различных сечениях компрессора.

8.Выводы по работе.

Контрольные вопросы и задания

1.Поясните устройство компрессора, принцип его действия.

2.Как определяется площадь при входе в колесо компрессора и выходе из

колеса?

3.Как определяется скорость воздуха на входе в компрессор и на выходе из колеса центробежного компрессора?

4.С какой целью определяются скорости в различных сечениях компрес-

сора?

5.В каких участках компрессора энергия воздуха преобразуется (не подводится), а в каком участке подводится?

52

Практическая работа № 2

РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА И ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНОЙ ТУРБИНЫ

2.1. Цели и задачи практической работы

Цели практической работы: формирование и закрепление знаний по разделу курса «Расчет агрегатов наддува двигателей».

Задачи: приобретение навыков по выбору прототипа турбокомпрессора для двигателя конкретной мощности и расчету и выбору основных параметров компрессора и турбины.

2.2.Методика расчёта центробежного компрессора

срадиальными лопатками

Главное назначение центробежного компрессора – обеспечение двигателя внутреннего сгорания на всех режимах работы необходимым количеством воздуха (кислородом), способствуя полному сгоранию топлива при минимальном удельном расходе и низкой токсичности выхлопных газов. Двигатель форсируется за счет увеличения плотности воздуха, нагнетаемого в цилиндр, и повышения подачи топлива.

В современных двигателях для повышения плотности воздуха применяют преимущественно центробежные компрессоры с радиальными лопатками. Компрессор устанавливается на одном валу с газовой турбиной, такой агрегат получил название турбокомпрессор. Отработавшие газы поступают на колесо турбины под переменным (импульсно) или постоянным (изобарно) давлением. В данной работе расчеты выполнены для изобарной турбины.

На рис. 2.1 показан разрез турбокомпрессора. В левой части изображен разрез компрессора, а в правой – турбины. Колеса компрессора и турбины расположены жестко на одном валу. Смазка подшипника скольжения вала производится под давлением от системы смазки двигателя. Охлаждение турбокомпрессора осуществляется потоком масла или циркулирующей жидкостью из системы охлаждения двигателя.

При расчете компрессора определяют требуемое количество воздуха для двигателя, подачу воздуха одним компрессором (если их не-

53

сколько), степень повышения давления, прототип, наружный диаметр колеса, частоту вращения, общую работу, затраченную на впуск, сжатие и нагнетание воздуха, изменение температуры и давления в каналах компрессора и коэффициент полезного действия (КПД).

Прототип – образец изделия, явившийся основой или примером для разработки нового изделия, улучшенного по сравнению с исходным образцом.

Рис. 2.1. Общий вид турбокомпрессора:

1 – корпус (улитка) центробежного компрессора; 2 – средний корпус с подшипниками скольжения; 3 – стопорные кольца; 4 – стяжной

8 – подшипники скольжения; 9 – упорный (аксиальный) подшипник; 10 – колесо компрессора; 11 – гайка крепления колеса компрессора

Требуемое массовое количество воздуха для двигателя опреде-

ляем из выражения [3, 4]

54

где – коэффициент избытка воздуха (1,6 − 2,0) для дизеля; L0 – теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг топлива (14,5 кг); ge – удельный расход топлива, кг/(кВт ч) (0,18 − 0,22); Ne – мощность двигателя, кВт; – коэффициент продувки (1,1 − 1,2).

С учетом выбранного числа компрессоров ik необходимую подачу воздуха одним компрессором находим по формуле

Для рядных двигателей обычно устанавливают один компрессор, для V-образных – два.

Определим среднее эффективное давление Ре. Для четырех-

тактного двигателя эффективная мощность определяется выражением

где Vh – рабочий объем цилиндра, л ; i – число цилиндров; n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.

После преобразования выражения (2.3) получим

Величину давления воздуха на выходе из компрессора для че-

тырехтактных двигателей определяем из соотношения

Pk 0,15 0,18 Pe ,

для двухтактных двигателей

Степень повышения давления в компрессоре находим из выражения

k Pk ,

Pо

где Ро – давление на входе в компрессор (атмосферное давление). Зная πк и Мk, по графику полей характеристик турбокомпрессоров

55