Газодинамический расчет турбокомпрессора

Министерство образования и науки Российской федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
Высшего образования
«Ярославский государственный технический университет»
Кафедра «Двигатели внутреннего сгорания»

Работа защищена
с оценкой______
Преподаватель
Елисеев С.В.______

«__»________2019г

Расчетно-графическая работа по теме
«Газодинамический расчет турбокомпрессора»
ЯГТУ 13.03.03 – РГР.

Работу выполнил
студент гр. АД-42
Трясков С.М.______
«20» апреля 2020г.

2020

1. Газодинамический расчёт турбокомпрессора.

1.1. Компрессорная ступень.

1.1.1.  Исходные данные для расчета.

Целью газодинамического расчета компрессорной ступени является определение оптимальных размеров проточной части и параметров входных и выходных треугольников скоростей, обеспечивающих работу компрессора с максимальной величиной адиабатического КПД.

Максимальная эффективность компрессора при работе совместно с двигателем имеет место только на определенном режиме, для которого этот компрессор и был рассчитан. Таким режимом может быть режим номинальной мощности или другой режим преимущественной работы двигателя. Поэтому исходными данными для расчета турбокомпрессора являются параметры работы двигателя:

- эффективная мощность двигателя Ne = 552,85 кВт;

- частота вращения коленчатого вала n = 2000 мин-1;

- рабочий объем цилиндров двигателя iVh = 18,551·10-3 м3.

Рабочим телом в компрессоре является воздух, имеющий газовую постоянную R = 287 Дж/(кг·К) и показатель адиабаты k = 1,4. Удельная массовая изобарная теплоемкость воздуха, Дж/(кг К), может быть рассчитана по уравнению:

                                             cр = k·R/(k – 1);                                         (6.1.1.1)

cp = 1,4·287/(1,4 – 1) = 1004,5 Дж/(кг·К).

Считается известным стехиометрическое соотношение воздух/топливо для дизельного топлива элементарного состава: l0= 14,45.

1.1.2.  Термодинамические параметры воздуха на входе.

Полное давление перед компрессором:

р1* = σ0·р0,                                              (6.1.1.2)

где σ0 – коэффициент потерь давления во впускной системе двигателя, принимаемый в пределах 0,96…0,98 (0,97); р0 = 101325 Па;

р1* = 0,97·101325 = 98285 Па.

Полной температурой потока (Т1*) можно считать температуру окружающей среды (Т0), т.к. при движении воздуха во впускном тракте можно пренебречь теплообменом с окружающей средой: Т1* = Т0 = 293 К.

Температура движущегося потока:

[pic 1]

     ,                                                   [pic 2]

где С1а – осевая составляющая абсолютной скорости перед колесом компрессора, которую можно принять равной 70…110 м/с (90 м/с);

[pic 3]

Статическая составляющая полного давления потока:

[pic 4]

[pic 5]

Плотность воздуха:

                                                   [pic 6][pic 7]

[pic 8]

1.1.3. Характеристические параметры работы компрессора.

Массовый расход воздуха:

[pic 9]

где α – коэффициент избытка воздуха в цилиндре двигателя, α = 1,6;

ge – удельный эффективный расход топлива, ge = 218 г/(кВт·ч);

[pic 10]

Для получения необходимой степени повышения давления πк, необходимо решить, методом последовательных приближений, следующее уравнение:

              [pic 11],        (6.1.3.2)

где ηk – адиабатический коэффициент полезного действия, величина которого находится в пределах 0,72…0,83 (0,78);

ηv– коэффициент наполнения цилиндров (0,93);

Е – коэффициент тепловой эффективности теплообменника-охладителя типа «воздух-воздух» выбирается в пределах 0,75…0,85 (0,8).