Расчёт агрегатов наддува дизеля 6ЧН12/12

Это позволяет  определить шаг лопаток на входе,  и среднюю абсолютную скорость потока на входе с учетом загромождения, м/с:

  при  

здесь d_1С – толщина лопатки 1,8 мм; t_1С - к-т загромождения потока; с₁ – расчетная скорость потока на входе (в одномерной теории принимается осевой и неизменной по радиусу).

Угол потока в относительном движении на среднем  диаметре D_1C: - с учетом загромождения , без учета -  .

Аналогичные углы на D_O и D₁ найдутся так:

на  D_O         ;

на  D₁          

Углы установки  лопаток РК -b_л - отличаются от углов потока на угол атаки, примерно по соотношениям или ; примем

Тогда

     Размеры  горловины межлопаточного канала  на входе проверяют на среднем  диаметре: проходное сечение f_1c , см, ширина  горловины a_1c , мм, по соотношениям 

;         

где  m₁  = 0,9 – к-т, учитывающий процессы в косом срезе (различия в W₁, g₁ на входе от W^”₁, g^”₁ – в горле).

     Критической  зоной потока по критерию Маха  М является зона, где достигаются наибольшие значения относительной скорости потока. Ее значение с учетом загромождения будет равно, м/с, ,

 критерий  М по W^’₁ равен .

Для стабилизации потока, минимизации потерь необходимо иметь  (0,9-1,0).

     Для  расчета параметров на входе  РК необходимо оценить к-т мощности m      

В элементарной теории для центробежных компрессоров дается связь к.п.д., , m и a в следующем виде:  , где a – к-т трения диска РК-К. Эти соотношения можно использовать для увязки между собой задаваемых в расчете значений , h’_K и a. Примем  a = 0,03.

     По  заданным и оцененным предварительно  значениям m и a  определяются параметры потока на выходе:

,

,  где    h₂ »  0,88 Имея , n₂  находим

     По  треугольникам скоростей на выходе  РК определяем скорости и углы  потока по зависимостям

                   

Размеры на выходе РК. Шаг лопаток , мм, ; ширина канала, мм, где к-т загромождения составляет примерно t₂ = 0,93.

Окончательно  уточняется к.п.д. и работа, передаваемая рабочим колесом потоку . 
 
 
 

2.2. Безлопаточный  диффузор 

     У  серийных К наружный диаметр  безлопаточного диффузора (БД) обычно  составляет  при =1,2 при отсутствии лопаточного диффузора  (ЛД).   Ширина  БД-осевая – в₃ = 4,72мм, постоянная по радиусу. К.П.Д. h₃= 0,7.    

Тепловой расчет БД ведется методом последовательных приближений. Задаются примерным значением  плотности воздуха на выходе БД g^’₃ ~ 1,08 g₂ = и последовательно находят скорость воздуха с₃, м/с, температуру Т₃, К, давление P₃, кПа и плотность g₃, кг/м³ на выходе по формулам

           и .

     g₃ не существенно отличается от заданного значения g^’₃. 
 

2.3. Лопаточный  диффузор.

Наружный диаметр  ЛД , осевая ширина                    , площадь , и диаметр горла , на выходе в ЛД:  

Где учитывает изменение и в косом срезе, а - простое число, не равное , - шаг лопаток на диаметре .

Углы потока и углы установки лопаток на входе  в ЛД:

;

То же на выходе ЛД: 

.

Коэффициент загромождения  потока ,

Где - толщина входной кромки;

  – коэффициент,  учитывающий отставание  потока, принимается  в пределах , .

Проверка угла раскрытия диффузора в радиальной плоскости:

  т.е. угол раскрытия  диффузора в радиальной  плоскости оптимален,  в меридиональном  сечении угол раскрытия  диффузора равен  нулю, т.к. . Лопатки ЛД образованы дугами окружностей. Радиус дуги средней линии лопатки определён по соотношению:

,

А радиус окружности центров .

Параметры потока на выходе: 
 

;

.

Поперечное  сечение ,см², и диаметр горловины , мм, на выходе ЛД будут: 

Где - коэффициент, учитывающий наличие следа за лопатками; коэффициент учитывает отставание потока.

Угол раскрытия  эквивалентного конического диффузора  равен 

Где – диффузорность лопаточного диффузора. 
 
 
 
 
 
 

2.3. Параметры  на выходе и общие показатели  компрессора

   Параметры К на выходе:

С₅= 0,6 С₁ ~ 62,3 м/с;  

          . 

     

     .

       Полную  и  относительную   мощности  К  находим   так: 

 кВт;    

Рассчитанные  параметры на выходе не должны существенно  отличаться от ранее принятых: Р_к’= 224 кПа, Т_к’= 405,1 К, γ_к’ = 1,93 кг/м³, а также

l_ак = 79,3кДж/кг, π_к = 2,26, _к = 1,32 и η_к = 0,8. 
 
 
 

3. Проектирование и  расчёт радиальной  газовой турбины 

   Исходные  данные для проектирования и расчета  РТ выбираются согласно рекомендациям  в предыдущем разделе для P_т = соnst. (расчетные G_т , l_ат  и другие параметры отличаются от средних значений за цикл).  
 
 
 

3.1. Сопловой  аппарат радиальной турбины 

   Используя конструктивные соотношения по серийным РТ, оценивают и принимают:

наружный диаметр  рабочего колеса D_T = 1,05D₂ ;

наружный диаметр  соплового аппарата  D_O = 1,35D_T = 159,2 мм;

внутренний диаметр  СА D_C = 1,1D_T = 116,6 мм;

число сопловых лопаток Z_C = 12. D₂ - наружный диаметр РК компрессора. =116,6/106,1 = 1,1.

 Выбирая,  важно обеспечить достаточную  радиальную напряженность СА, она  характеризуется, отношением 

 

     Расчет  скоростей потока в СА (выход)  и на входе в РК проводится  согласно треугольникам скоростей.  Окружная скорость РК на  равна 

.

Окружная компонента абсолютной скорости потока на входе  в РК принимается 

с_1u = 0,9U_T= 296,0 м/с,

в этом случае окружная и радиальная компоненты абсолютной скорости с  на выходе из СА будут  равны:

 

где a_c приходится задавать в пределах a_c = 18°. В итоге получаем 

   Для расчета  адиабатного перепада в СА и параметров газа на выходе СА оценивается скоростной коэффициент  j_C = 0,93. Отсюда адиабатный перепад в СА будет: Дж/кг.

Далее можно  последовательно рассчитать:

относительное снижение температуры в СА ;  

степень понижения  давления в СА  ; 

далее находят  давление P_с, кПа; температуру Т_с, К, и плотность g_с, кг/м³ , потока   на  выходе СА:            и .

     В  этих формулах принято:  К_т = 1,34; R_T ~ 287 Дж / (кг.К).

     Суммарное  проходное сечение СА f_c , см² , размер горла а_c , мм, ширина лопаток СА на выходе в_c , мм, определяются по соотношениям: 

;           

Здесь t_c - шаг лопаток на  D_c;  т_c = 1,1 – коэффициент, учитывающий влияние на параметры потока  косого  среза и конечной толщины лопатки на выходе.

Толщина выходной кромки сопловой лопатки  d_с ~ 0,5.  
 
 
 

3.2. Рабочее  колесо радиальной турбины 

Параметры на входе  в РК определяются методом последовательных приближений с учетом расширения потока в зазоре. Для этого, в первом приближении задаются относительным  изменением плотности газа в зазоре 

, и  принимают  b₁ ~ b_с =11.

Загромождение потока оценивают по

 t₁ = 1 - d₁ / t₁ ,

где t₁ = pD_T / Z_р - шаг лопаток на входе; Z_р - число лопаток РК. Число рабочих лопаток Z_p =13, толщину лопатки на входе d₁ ~ 1 мм. По этим данным находятся радиальная компонента и абсолютная скорость газа на входе в колесо, м/с

         .

Далее  рассчитывается  теплоперепад  на  участке  от  (D_o –D_T), т.е. до D_T , полагая, что j₁ = j_с = 0,93 оценивает потери скорости в зазоре (D_c ― D_T). Затем рассчитываются Т₁, р₁ и g₁ на входе в РК по формулам: