Материал: 2157
Рис. 4.3. Схема регулирования турбины с поворотом лопаток соплового аппарата: 1 – шток камеры управления; 2 – регулируемый ограничитель (винт); 3 – рычаг управления; 4 – диск поворотный; 5 – рычаг поворота лопаток 6; 7 – корпус; 8 – лопатки колеса турбины
Таблица 4.1
Результаты расчета системы регулирования турбины с поворотом
лопаток соплового аппарата
1. |
Угол поворота лопа- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ток соплового аппарата, |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
||
град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Ход штока, мм |
0 |
1,1 |
2,4 |
3,6 |
5,0 |
6,5 |
8,0 |
|
3.Угол |
входа потока |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
газа на лопатки α1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
4. |
сos α1 |
0,93 |
0,9 |
0,86 |
0,82 |
0,76 |
0,7 |
0,64 |
|
5. sin α1 |
0,34 |
0,42 |
0,5 |
0,57 |
0,64 |
0,7 |
0,76 |
||
6. |
САД.U = CАД · cos α1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
САД.R = CАД · sin α1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
LU, |
Дж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
43
Содержание отчета
1.Название работы.
2.Цель и задачи работы.
3.Размеры компрессора, турбины и поворотного устройства соплового аппарата турбины.
4.Расчетное определение окружной САД.U и радиальной САД.R составляющих скорости на выходе из соплового аппарата при повороте лопаток.
5.Расчетное определение полезной (удельной) работы LU на лопатках колеса турбины.
6.Заполнить табл. 4.1.
7. |
Графики изменения скорости САД.U и САД.R при повороте лопаток со- |
плового аппарата от 0 до 300. |
|
8. |
Выводы по работе. |
Контрольные вопросы
1.Устройство турбокомпрессора с системой автоматического регулирования турбины, принцип действия.
2.Устройство и принцип действия системы поворота лопаток соплового аппарата.
3.С какой целью осуществляется поворот лопаток соплового аппарата?
4.Когда и каким образом происходит поворот лопаток?
5.Недостаток способа автоматического регулирования путем поворота лопаток соплового аппарата.
44
Практическая работа № 5
РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОМПРЕССОРА И ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНОЙ ТУРБИНЫ
5.1. Цель и задачи практической работы
Цель 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.
5.2.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 настоящем пункте расчеты выполнены для изобарной турбины.
На рис. 5.1 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-
45
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 с исходным образцом.
Рис. 5.1. Общий вид турбокомпрессора:
1 – корпус (улитка) центробежного компрессора; 2 – средний корпус с подшипниками скольжения; 3 – стопорные кольца; 4 – стяжной хомут для соединения среднего корпуса и корпуса турбины; 5 – корпус турбины; 6 – уплотнения; 7 – колесо турбины; 8 – подшипники скольжения; 9 – упорный (аксиальный) подшипник; 10 – колесо компрессора; 11 – гайка крепления колеса компрессора
1. Требуемое массовое количество воздуха (кг/с) для двигателя определяем из выражения
М Д |
L0 ge Ne |
|
|
||
|
|
|
, |
(5.1) |
|
|
|
||||
|
3600 |
|
|
|
|
46
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).
2. С учетом выбранного числа компрессоров ik необходимую подачу воздуха одним компрессором находим по формуле
МК |
М Д |
. |
(5.2) |
i |
|||
|
к |
|
|
Для рядных двигателей обычно устанавливают один компрессор, для V – образных – два.
3. Вычислим среднее эффективное давление Ре. Для четырех-
тактного двигателя эффективная мощность определяется выражением
Ne |
|
Pe Vh i n |
, |
(5.3) |
|
||||
|
120 |
|
|
|
где Vh – рабочий объем цилиндра, л ; i – число цилиндров; n – частота вращения коленчатого вала, мин-1.
После преобразования выражения (5.3) получим
Pe Ne 120 .
Vh i n
4. Величину давления воздуха на выходе из компрессора для четырехтактных двигателей определяем из соотношения
Pk 0,15 0,18 Pe ,
для двухтактных двигателей
Pk 0,2 0,28 Pe . |
|
(5.4) |
||
Степень повышения давления в компрессоре |
k |
|
Pk |
, |
|
||||
|
|
P |
||
|
|
0 |
|
|
где Ро – давление на входе в компрессор (атмосферное давление). Зная πк и Мk, по графику полей характеристик турбокомпрессо-
ров (πк – расход воздуха) (рис. 5.2) выбираем прототип компрессора. При выборе прототипа важным является определение наружного диаметра колеса компрессора.
47