Розділ 2 розрахунок турбокомпресора

1. Вихідні параметри

Розрахунок вихідних параметрів проводимо за наступною методикою.

1. Витрата повітря через компресор

Витрата повітря через компресор розраховується за наступною формулою:

де - теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1 кг палива =14,3 кг повітря/кг палива;

- ефективна потужність, кВт;

- питома ефективна витрата палива, г/(кВт×год.);

- коефіцієнт надлишку повітря;

φ - коефіцієнт продування.

2.1.2 Об'ємна витрата повітря через компресор

де R – газова стала повітря, R = 0,287 кДж/(кг× К);

T- температура повітря після компресора, К.

Температура газу перед турбіною вибирається з діапазону

2.1.3 Коефіцієнт молекулярної зміни випускних газів з урахуванням коефіцієнта продування

, (кг/кмоль)

де - кількість продуктів згорання при ; кмоль/кг;

- теоретично необхідна кількість повітря для згорання 1кг палива; = 0,495 кмоль/кг.

2.1.4 Молекулярна маса газу перед турбіною

, (кг/кмоль)

де - молекулярна маса повітря, = 28,96 кг/кмоль.

2.1.5 Газова стала випускних газів перед турбіною

,

де = 8,314 кДж/кг – універсальна газова стала

2.1.6 Показник адіабати випускних газів

2.1.7 Ступінь підвищенню тиску

Маючи початкову інформацію: витрата повітря через компресор і ступінь підвищення тиску вибирається турбокомпресор по полях продуктивності (рис. 1). Робиться ескіз проточної частини компресора.

Потім проводиться розрахунок основних параметрів компресора. Проте для проведення розрахунку необхідно заздалегідь задати ККД компресора і напірний ККД .

В результаті розрахунку компресора визначається його дійсний ККД, коефіцієнт натиску і ступінь підвищення тиску . Ці дані не винні відрізняться від прийнятих більш ніж на 5%.

Отримані результати використовуються при розрахунку турбіни. Приймається частота обертання валу турбіни n = n = n .

2.1.8 Витрата газу через турбіну

Якщо тепловий розрахунок не проводився, то , а показник адіабати випускних газів . Для розрахунку турбіни необхідно задати ККД турбіни .

Рисунок 1 - Поля продуктивності турбокомпресорів

типу ТК (а) і ТКР (б)

Після розрахунку турбіни перевіряють відповідність отриманого ККД прийнятому і рівність потужностей компресора і турбіни. Дані параметри не винні відрізняться більше 10%.

Виконується ескіз турбіни і проводиться її розрахунок.

Методики розрахунку доцентрової (радіальною) і осьової турбіни однакові.

Визначивши основні розміри і параметри турбокомпресора, проводиться профілізація меридіональних перетинів колеса компресора і колеса доцентрової турбіни.

Виконується профілізація дифузора лопатки і соплового апарату турбіни, використовуючи існуючі профілі лопаток.

Профілі соплових і робочих лопаток осьової турбіни отримують шляхом їх побудови.

Виконується подовжній (по осі ротора) переріз турбокомпресора. Подовжні перерізи деяких турбокомпресорів приведені в додатку.