Материал: 2120
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.1 |
||
|
Значения Мкi, Nеi и реi для пяти различных режимов |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п, мин - 1 |
1050 |
1150 |
1350 |
|
1550 |
1750 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мк, Н·м |
523(mах) |
520 |
500 |
|
460 |
436 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nе, кВт |
57 |
62 |
70 |
|
75 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pе, МПа |
0,88 |
0,87 |
0,84 |
|
0,78 |
0,74 |
|
Исходными данными для расчёта являются: 1 – число цилинд- |
||||||||
ров; 2 – тип двигателя; 3 – степень сжатия; |
4 – наружный и внутрен- |
|||||||
ний диаметры колеса компрессора; 5 – значение крутящего момента по внешней скоростной характеристике; 6 – максимальное давление сгорания; 7 – форма лопаток компрессора (радиальные, загнутые назад); 8 – параметры холодильника (степень охлаждения); 9 – данные по регулированию турбины (перепуск газа).
В результате расчета дается приближенная информация о параметрах двигателя, компрессора, турбины. В табл. 3.2 приведены некоторые данные расчета совместной работы двигателя 4ЧН 13/14 с турбокомпрессором ТКР-8, в ней последовательно указаны:
пi – изменение частоты вращения вала двигателя, мин -1; Ре – среднее эффективное давление, МПа;
Vц – цикловая подача топлива, мм3;
α – коэффициент избытка воздуха, 1,6 – 2,0; Ne – эффективная мощность двигателя, кВт;
nк – частота вращения колеса компрессора, мин-1;
ηад – адиабатный коэффициент полезного действия центробежного компрессора, %;
Рк – давление на выходе из компрессора, МПа; ТT – температура на входе в турбину, К;
NТ – мощность турбины, кВт.
76
Таблица 3.2
Характеристики двигателя, компрессора и турбины
|
Характеристики |
|
|
|
Характеристики |
|
||||
|
|
двигателя |
|
|
компрессора и турбины |
|||||
пi , |
|
|
|
|
nк , |
|
|
|
\ |
|
Ре , |
Vц , |
α |
Ne , |
|
ηад, |
Рк, |
ТТ, |
NТ, |
||
мин-1 |
МПа |
мм3 |
|
кВт |
мин-1 |
|
% |
МПа |
К |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1050 |
0,88 |
106 |
1,30 |
57 |
32 000 |
|
74,0 |
0,120 |
907 |
1,0 |
1150 |
0,87 |
109 |
1,35 |
62 |
44 000 |
|
74,0 |
0,125 |
917 |
2,0 |
1350 |
0,84 |
102 |
1,55 |
70 |
58 500 |
|
74,0 |
0,135 |
890 |
3,8 |
1550 |
0,78 |
97 |
1,75 |
75 |
58 500 |
|
75,0 |
0,145 |
860 |
5,7 |
1750 |
0,74 |
95 |
1,85 |
80 |
62 300 |
|
75,0 |
0,150 |
870 |
7,7 |
Содержание отчета:
1.Название работы.
2.Цель и задачи работы.
3.Написать основные расчетные формулы для подготовки исходных данных и заполнения табл. 3.1.
4.Результаты расчета совместной работы двигателя компрессора и турбины (см. табл. 3.2).
5.Выводы по работе.
Контрольные вопросы и задания
1.Для какой цели применяют программы расчета совместной работы двигателя и системы наддува с применением ЭВМ?
2.Какие основные формулы необходимы для подготовки исходных данных для расчета?
3.Напишите основные формулы, используемые для расчета центробежного компрессора и турбины.
4.Какие параметры двигателя и турбокомпрессора определяются и анализируются в результате расчета?
77
Библиографический список
1.Газовая динамика и агрегаты наддува : методические указания к лабораторным работам по газовой динамике и агрегатам наддува для специальности 280440 «Двигатели внутреннего сгорания» / сост. : В.В. Рындин, Ю.П. Макушев.
–Павлодар, 2007. – 63 с.
2.Макушев, Ю.П. Системы подачи топлива и воздуха дизелей : учебное пособие / Ю.П. Макушев, А.П. Жигадло, Л.Ю. Волкова. – Омск : СибАДИ, 2017. – 208 с.
3.Агрегаты наддува двигателей : методические указания к лабораторным и практическим работам по курсу «Агрегаты наддува двигателей» профиля подготовки «Двигатели внутреннего сгорания» / сост. : Ю.П. Макушев, В.В. Рындин, Д.В. Худяков. – Омск : СибАДИ, 2013. – 84 с.
4.Гаврилов, А.А. Агрегаты наддува : курс лекций по дисциплине «Агрегаты наддува» для студентов ВлГУ, обучающихся по направлению 13.03.03 «Энергетическое машиностроение» / А.А. Гаврилов. – Владимир, 2016. – 133 с.
5.Макушев, Ю.П. Программа расчёта двигателя с газотурбинным наддувом/ Ю.П. Макушев, Т.И. Третьякова, Т.М. Салий // Энергосберегающие технологии Прииртышья : сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. – Павлодар : Изд-во Павлодарского университета, 2001. – С. 230 – 238.
78
Приложение
Степень повышения давления в компрессоре есть отношение полного (абсолютного) давления на выходе из компрессора к давлению на входе: πк = Рк / Ро. С увеличением массового расхода Мк в каналах компрессора (при постоянной частоте вращения вала компрессора n) скорость воздуха и потери давления повышаются, что приводит к снижению Рк и πк. Зависимость πк от Мк снижается для различных n.
Значение адиабатного КПД компрессора ηад определяют как отношение адиабатной работы сжатия воздуха к действительной работе при n = const. Величина ηад достигает наибольших значений при определенном расходе воздуха. Всякое отклонение от этого оптимального режима сопровождается увеличением гидравлических потерь и снижением ηад. Нормальная характеристика выражает (рис. П.1) зависимость πк, ηад от массового секундного расхода Мк при различных частотах [3].
Рис. П.1. Нормальная характеристика центробежного компрессора
79
Продолжение приложения
Эту характеристику строят по результатам испытаний компрессора на специальной установке. Обычно значения ηад при помощи секущих плоскостей переносят на характеристику πк от Мк (смотрите точки переноса 1/, 2/, 3/, 4/ при помощи пунктирных линий). Это позволяет определить область максимального КПД, что важно при выборе компрессора для двигателя. При выборе компрессора для двигателя конкретной мощности значения πк и Мк должны лежать в области максимального значения ηад.
Колеса компрессора и турбины жестко располагаются на одном валу. Вал вращается в подшипниках скольжения, которые закреплены в корпусе турбокомпрессора. Массовый расход воздуха через компрессор Мк примерно равен массовому расходу выпускных (отработавших) газов через турбину МТ. Частота вращения колеса компрессора nк равна частоте вращения колеса турбины nТ. Мощность компрессора Nк одинакова с мощностью турбины NТ. Данная связь между компрессором и турбиной упрощает их расчет и представление совместных характеристик.
Анализ опытных данных показывает, что при изменении нагрузки противодавление за турбиной не изменяется. Тогда расходную характеристику турбины можно представить как зависимость степени понижения (расширения) давления в турбине πТ, температуры газа перед турбиной Т*Т от расхода газа МТ. Для удобства последующего согласования характеристик турбины и компрессора на поле расходной характеристики турбины необходимо нанести линии постоянных частот вращения. В процессе испытаний температуру перед турбиной Т*Т поддерживают постоянной (например, 600, 700, 800, 900 К).
Для согласования характеристик двигателя и турбокомпрессора вначале совмещают характеристику турбины и компрессора (рис. П.2). Для этого на характеристику компрессора наносят линии постоянных температур (изотерм Т*Т = const). Например, из точки пересечения линии постоянных частот вращения n1Т с линией постоянных температур газа Т*4Т (изотермой) восстанавливают перпендикуляр до пересечения с линией постоянных частот на характеристике
компрессора n1к. Аналогично поступают для других частот вращения турбины и компрессора. Соединив точки одинаковых величин температуры, получают поле изотерм на характеристике компрессора. Точки пересечения изотерм с линиями постоянных частот компрессора
80