4 Робочі процеси в агрегатах турбокомпресора

Початковий стан газу перед турбіною відповідає точці Т, а кінцевий стан після розширення його в сопловому апараті і на робочих лопатках турбіни -точці 2. Для точки Т тиск і температура (в градусах Кельвіна) визна­чені в розділі 3.

Для точки 2 тиск , а температуру Т₂ визначають із співвід­ношення:

;

Питомі об'єми газу в цих точках знаходять з рівняння стану

;

де ,Т - тиск і температури газу у відповідних точках;

R - газова постійна газу, тобто , значення якої визначено раніше.

Для точки Т:

;

де - газова постійна газу.

Для точки 2:

Процес розширення газу в турбіні є політропним, оскільки супроводжу­ється тепловими втратами. Середній показник політропи розширення газу знаходять за формулою:

Тиск р у проміжній точці 3 визначають з рівняння політропи, задавши пи­томий об'єм у для цієї точки .

;

Тиск р у проміжній точці 4, задавши :

;

Тиск р у проміжній точці 5, задавши :

;

Початковий стан повітря на вході в компресор відповідає точці 0, а кін­цевий стан після його стиснення - точці 1.

Тиск для точки 0:

;

Температура .

Для точки 1 тиск:

;

Питомі об'єми повітря в цих точках знаходимо з рівняння стану:

Для точки 0:

;

Для точки 1:

;

Середній показник політропи стиснення повітря в компресорі знаходять з рівняння:

;

Тиск у трьох проміжній точці 6, задавши питомий об'єм в цій точці: :

;

Тиск у трьох проміжній точці 7, задавши питомий об'єм в цій точці

:

;

Тиск у трьох проміжній точці 8, задавши питомий об'єм в цій точці

:

;

За значеннями р і v в трьох проміжних точках будуємо політропу розширення.

Рисунок 2 – Діаграма робочих процесів агрегатів турбокомпресора

5. Визначення кінематичних харакреристик руху поршня

Шлях, швидкість, прискорення поршня, визначимо з виразів:

S ≈ R ^. f_s(φ,λ);

V ≈ R ^. ω ^. f(φ,λ);

j ≈ R ^. ω ^. f(φ,λ);

f_s(φ,λ) = 1 – cos φ + λ/4 (1 – cos 2φ);

f_v(φ,λ) = sin φ + λ/2 sin 2φ;

f_j(φ,λ) = cos φ + λ cos 2φ,

де R = S/2 = 260/2 = 130 мм = 0,13 м – радіус кривошипа (для дизеля з поршнями, що рухаються зустрічно приймається хід одного поршня);

λ = 0,25 – відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна;

ω = 2π ^. n = 2 ^. 3,14 ^. 16,67 = 104,7 рад/с – кутова швидкість обертання колінчатого вала.

Залежність S, V, j від кута повороту колінчатого вала φ визначимо за один оборот вала ( 0…360°) через кожні 15°.

Середня швидкість поршня:

v_m = 2S ^. n = 2 ^. 0,26 ^. 16,67 = 8,67 м/с.

Таблиця залежності значень від кута повороту φ

φ°	fs(φ,λ)	S	fv(φ,λ)	V	fj(φ,λ)	j
0°	0	0	0	0	1.25	1781
15°	0,042	0.006	0.321	4,37	1.182	1685
30°	0,165	0.021	0.608	8,28	0.991	1412
45°	0,355	0.046	0.832	11,33	0.707	1007
60°	0,594	0.077	0.974	13,26	0.375	534
75°	0,858	0.112	1.028	14,00	0.042	60
90°	1,125	0.146	1	13,61	- 0.25	-356
105°	1.375	0.179	0.903	12,30	- 0.475	-677
120°	1.594	0.207	0.758	10,31	- 0.625	-890
135°	1.770	0.230	0.582	7,92	- 0.707	-1007
150°	1.897	0.247	0.392	5,33	- 0.741	-1056
165°	1.974	0.257	0.196	2,67	- 0.749	-1068
180°	2	0.26	0	0	- 0.75	-1069
195°	1.974	0.257	-0.196	-2,67	- 0.749	-1068
210°	1.897	0.247	-0.392	-5,33	- 0.741	-1056
225°	1.770	0.23	-0.582	-7,92	- 0.707	-1007
240°	1.594	0.207	-0.758	-10,31	- 0.625	-890
255°	1.375	0.179	-0.903	-12,30	- 0.475	-677
270°	1.125	0.146	-1	-13,61	- 0.25	-356
285°	0.858	0.112	-1.028	-14,00	0.042	-60
300°	0.594	0.077	-0.974	-13,26	0.375	534
315°	0.355	0.046	-0.832	-11,33	0.707	1007
330°	0.165	0.0021	-0.608	-8,28	0.991	1412
345°	0.042	0.006	-0.321	-4,37	1.182	1685
360°	0	0	0	0	1.25	1781

Рисунок 3 – Залежність S від кута повороту кривошипа

Рисунок 4 – Залежність V від кута повороту кривошипа

Рисунок 4 – Залежність j від кута повороту кривошипа