рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема: Расчет компрессора и турбины

Тема: Расчет компрессора и турбины - раздел Машиностроение, Автотракторные двигателя 1.расчет Компрессора. Параметры Окружающей Среды И Физические...

1.Расчет компрессора.

Параметры окружающей среды и физические константы для воздуха приняты по данным теплового расчета.

Компрессор радиально-осевой с лопаточным диффузором, одноступенчатый.

Массовый расход воздуха через двигатель, кг/с

,

где — коэффициент продувки; — коэффициент избытка воздуха, дизель с наддувом; кг возд/кг топл. — количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1 кг жидкого топлива;

– часовой расход топлива, кг/ч.

Плотность воздуха на входе в компрессор, кг/м3;

где - удельная газовая постоянная воздуха, Дж/(кг К).

Объемный расход воздуха через компрессор, м3

Расчет входного устройства и рабочего колеса. Температура воздуха в сечении (см. рисунок 1).

Давление воздуха в сечении

,

где — потери давления на всасывании в компрессор, МПа.

Степень повышения давления воздуха в компрессоре

,

где - МПа – давление наддувочного воздуха.

 

Рис.1. Схема проточной части центробежного компрессора

с лопастным диффузором.

 

По известным значениям и используя графические зависимости (см. рисунок 2), определяем типоразмер турбокомпрессора, а по таблице 1 находим номинальный базовый диаметр колеса компрессора — .

Адиабатическая работа сжатия в компрессоре, Дж/кг

где - показатель политропы.

Окружная скорость на наружном диаметре колеса компрессора, м/с

,

где — коэффициент напора.

Частота вращения колеса компрессора, об/мин

 

Рисунок 2. Расходные характеристики турбокомпрессора

по ГОСТ 9658-66.

 

Температура воздуха на входе в колесо компрессора (сечение ), К

где м/с — скорость воздуха во входном сечении; м/с — абсолютная скорость потока перед колесом; =1005 — теплоемкость воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг К).

Потери в воздухоподводящем патрубке компрессора, Дж/кг

где — коэффициент потерь для патрубков с осевым входом.

Показатель политропны на участке входа воздуха в компрессор определяем из выражения

Давление перед колесом компрессора, МПа

Плотность воздуха в сечении , кг/м3

.

Площадь поперечного сечения , м2

.

Диаметр рабочего колеса на входе в компрессор, мм

где — отношение диаметра втулки колеса к его диамату на

входе.

Диаметр втулки рабочего колеса компрессора, мм

.

Относительный диаметр втулки рабочего колеса,

.

Относительный диаметр колеса на входе,

.

Относительный средний диаметр на входе в колесо

.

Коэффициент мощности для осерадиальных колес

где — число лопаток рабочего колеса компрессора. Для колес малых диаметров мм принимают меньшее значение .

Окружная составляющая абсолютной скорости на выходе из колеса, м/с

Радиальная составляющая абсолютной скорости, м/с

.

Абсолютная скорость воздуха на выходе из колеса (см. рисунок 1), м/с

.

Обычно .

Температура воздуха на выходе из колеса, К

где — коэффициент дисковых потерь.

Давление воздуха на выходе из колеса, МПа

.

где - показателем политропы сжатия в рабочем колесе

Плотность воздуха за рабочим колесом, кг/м3

.

Высота лопаток рабочего колеса на диаметре (см. рисунок 1), мм

.

Относительная высота лопаток в выходном сечении колеса

.

Относительная ширина колеса компрессора

,

где — ширина колеса компрессора, м.

Расчет диффузоров и воздухосборника. Ширину лопаток диффузора принимаем равной высоте лопаток колеса на выходе (см. рисунок 1)

.

Абсолютная скорость на выходе из безлопаточного диффузора, м/с

где — относительный наружный диаметр диффузора.

Отношение не должно превышает .

Наружный диаметр безлопаточного диффузора, м

Давление за лопаточным диффузором, МПа

Температура воздуха за лопаточным диффузором, К

.

где - показатель политропы сжатия в диффузорах.

Скорость воздуха на выходе из лопаточного диффузора, м/с

Наружный диаметр лопаточного диффузора (см. рисунок 1) находится в пределах .

Ширина лопаточного диффузора на выходе, мм

где — угол раскрытия стенок лопаточного диффузора.

Скорость воздуха на выходе из воздухосборника, м/с

.

Потери в воздухосборнике (улитке) Дж/кг

,

где — коэффициент потерь в воздухосборнике.

Давление на выходе из улитки, МПа

,

где – температура на выходе из улитки.

Давление воздуха в компрессоре можно повысить, если выходной патрубок воздухосборника будет диффузорным (см. рисунок 3).

Расчет основных параметров компрессора.

Конечное давление на выходе из компрессора не должно отличается от принятого более чем на %.

Действительная степень повышения давления в компрессоре

.

Адиабатический к. п. д. компрессора

,

 

Рис. 3. Схема улитки.

 

Адиабатическая работа, определенная по действительной степени повышения давления, Дж/кг

Коэффициент напора

Величина не должно отличается от принятого в расчете более чем на %.

Мощность, затрачиваемая на привод компрессора, кВт

.

 

2.Расчет турбины.

Количество выпускаемых газов, поступающих на турбину от двигателя кг/с

.

Давление газа в выпускном патрубке зависит от системы наддува и изменяется в четырехтактных двигателях в пределах . Имея в виду, что должно быть выше давления перед турбиной.

Температура газа перед турбиной при , К

,

где — температура газа в выпускном патрубке; — показатель политропы расширения в процессе выпуска; К — температура в конце процесса расширения; МПа — значения давления в конце процесса расширения;

Необходимо иметь в виду, что температура газа пред турбиной при длительной работе двигателя не должно превышать значений приведенных в таблице 1.

Противодавление за турбиной МПа.

Показатель изоэнтропы выпускных газов рассчитывают по температуре газа, составу топлива и коэффициенту избытка воздуха. Для четырехтактных двигателей .

Молекулярная масса газа перед турбиной находится с учетом параметров, определенных в тепловом расчете дизеля, кг/кмоль

;

где — коэффициент молекулярного изменения свежей смеси; кг/кмоль — масса 1 кмоль воздуха.

Газовая постоянная выпускных газов Дж/(кг К)

;

где Дж/кмоль град — универсальная газовая постоянная.

В соответствии с определенным ранее типом турбокомпрессора, принимаем для расчета изобарную радиальную турбину с к.п.д. равным принимают из таблицы 1.

Давление газа перед турбиной, МПа

Для четырехтактных двигателей.

Расчет направляющего аппарата (сопла).

Полная адиабатическая работа расширения газа в турбине, Дж/кг

Адиабатическая работа расширения в направляющем аппарате, Дж/кг

где — степень реактивности.

Абсолютная скорость газа перед рабочим колесом, м/с

,

где — коэффициент скорости.

Температура газа за направляющим аппаратом, К

.

Число Маха

Если , то поток газа – дозвуковой и сопло турбины должно быть конфузорного типа (суживающееся).

Рисунок 4. Схема проточной части радиальной турбины

 

Радиальная и окружная составляющие абсолютной скорости газа перед рабочим колесом (см. рисунок 4), м/с

;

,

где — угол выхода потока из направляющего аппарата.

Угол входа потока на лопатки рабочего колеса

,

где — окружная скорость на наружном диаметре колеса.

С целью повышения к. п. д. турбины принимают приближенно на %.

Условная адиабатическая скорость истечения газа, м/с

.

Параметр быстроходности турбины

,

лежит в диапазоне 0,65—0,70.

Относительная скорость потока перед колесом, м/с

.

Наружный диаметр рабочего колеса, мм

.

Необходимо иметь в виду, что .

Потери энергии в направляющем аппарате, Дж/кг

Входной диаметр направляющего аппарата определяется величиной , которая в выполненных конструкциях турбины изменяется в пределах , мм

.

Показатель политропы расширения в направляющем аппарате

.

Давление газа на выходе из направляющего аппарата, МПа

Плотность газового потока, кг/м3

Ширина лопаток направляющего аппарата, мм

.

Расчет рабочего колеса. Адиабатическая работа расширения газа в колесе турбины, Дж/кг

.

Данные расчета конструктивных параметров рабочего колеса запишем в таблицу 2.

Относительная скорость газа на выходе из рабочего колеса, м/с

,

где — коэффициент скорости, учитывающий потери в рабочем колесе турбины; — относительный среднеквадратичный диаметр колеса на выходе.

Окружная скорость на диаметре , м/с

.

Считая выход потока газа осевым , из треугольника скоростей (см. рисунок 4) находим величину абсолютной скорости на выходе из колеса, м/с

.

Температура газа на выходе из колеса, К

,

где — коэффициент дисковых потерь.

Адиабатический к. п. д. турбины без учета потерь с выходной

скоростью

.

Адиабатический к. п. д. турбины с учетом потерь с выходной скоростью

Общий к. п. д. турбины

,

где — механический к. п. д. турбокомпрессора.

Расчетное значение величины не должно отличаться более чем на %. В противном случае требуется повторить расчет, изменив газодинамические и конструктивные параметры турбины.

К. п. д. турбокомпрессора

.

Мощность, развиваемая турбиной, кВт

должна соответствовать мощности , потребляемой компрессором т.е. .

 

Основные параметры и размеры   Типоразмеры
ТКР-7 ТКР-8,5 ТКР-11 ТКР-14 ТКР-18 ТКР-23
Номинальный базовый диаметр колеса компрессора, мм Степень повышения давления                        
  1,3-1,9     1,3-2,5   1,3-3,5
Температура газов перед турбиной при длительной работе, °С не более  
Максимальная температура газов перед турбиной, допускается в течении 1 ч, °С не более    
К.п.д. компрессора на заданном режиме, не менее: с лопастным диффузором с безлопастным диффузором К.п.д. турбины, не менее   Применение лопаточного диффузора не рекомендуется     0,75   0,72   0,74     0,76   0,72   0,76     0,78   0,74   0,76  
  0,66   0,70   0,68   0,72   0,70   0,74

Таблица 1

 

 

Таблица 2

Параметры Значение, м
Внутренний диаметр при
Втулочный диаметр при
Среднеквадратичный диаметр колеса на выходе
Ширина лопаток колеса на входе
Ширина колеса при

 

Лабораторная работа №7 (время 2ч)

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Автотракторные двигателя

Российской федерации.. федеральное государственное бюджетное образовательное.. высшего профессионального образования..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема: Расчет компрессора и турбины

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Оренбург 2011
Под редакцией преподавателя Д.В. Фролов.   Методическое указание к расчету лабораторных работ по предмету «Основы проектирования тракторов и автомобилей» раздел I «Автотракто

Тема: Расчет поршневой группы
1.Расчет поршня Наиболее напряженным элементом поршневой группы является поршень (рис. 1). Основные конструктивные соотношения размеров элементов поршня (рисунок 1) приведе

Тема: Расчет шатунной группы
1.Расчет поршневой головки шатуна Необходимые данные берутся из предыдущих расчетов, по таблице 1 выбираются значения основных конструктивных параметров поршневой головки (рис 1). В

Тема: Расчет гильзы цилиндра и расчет шпильки головки
1.Расчет гильзы цилиндра. Расчетная толщина стенки гильзы, мм

Тема: Расчет элементов топливной системы дизеля
1.Топливный насос высокого давления Топливный насос высокого давления является основным конструктивным элементом системы питания дизелей. По результатом теплового расчета д

Тема: Расчет элементов системы смазки
1.Основные размеры шестерен масляного насоса Количество тепла, отводимого маслом от двигателя, кДж/с

Тема: Расчет элементов системы охлаждения
1. Расчет водяного насоса Циркуляционный расход охлаждающей жидкости в системе охлаждения, м3/с

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги