книги из ГПНТБ / Теория поршневых двигателей внутреннего сгорания Метод. пособие

секции перегородками.

изменения давления

за

период

выхлопа

Продолжительность

из одного

цилиндра (импульс давления) составляет, примерно, у

4-тактных

ДВС — 240°

и у 2-тактных — 120°

по

углу

поворота

а) 6-ти цилиндровый двигатель; аКр = 120°; порядок вспышек

1—3—5—6—2—4;

два выхлопных коллектора; б) 8-ми цилиндровый двигатель;

акр= 9 0 ° ; 1—2—

1 — двигатель;

2 — газовая турбина; 3 — центробежный нагнетатель.

Газотурбинный

наддув

с импульсной турбиной (р =>var;

рис. 29) обеспечивается тем,

что каждый рабочий цилиндр соеди­

давление наддува. Например,

в 4-тактном

двигателе D = 260

мм,

S = 340 мм, п — 860 об/мин

было

получено:

1.37 ата

1) с турбиной рт = const, давление перед турбиной—рт =

и

Рк = 1,38 ата;

»

»

»

—рт =

ата,

р

2 ) с импульсной турбиной

2 , 1

= 1,62 ата,

дува (до 2 — 2,5 ата), а

начиная

с р« = 4 — 5 ата более

эффек­

тивными

становятся

турбины р =

const.

чем у

турбин

К- п. д. импульсных

турбин (г)т = 0,60) ниже,

рт = const

(г)т = 0,70)

и

они очень чувствительны

к увеличению

или

(279)

„

5,69 Я ад Ог yjt

и убедиться, что от ^ 8 К.

Ni

Мг кг.

моль1и. л. с .— сек-, Gr

кг!Сёк. — расход газа через турбину;

vjT— к.

п. д. газовой турбины.

Яад, /Исм Gr необходимо

предвари­

Для

определения

значений

тельно выполнить следующие вычисления.

р« и зада­

Находим давление

перед турбиной рт— (0,8 — 0,92)

емся

показателем политропы расширения

газов в турбине «т = 1,3,

затем

вычисляем температуру продуктов

сгорания перед турбиной

1 )

Вычисляем

средние

мольные

теплоемкости (ккал/кг

моль):

воздуха (или

рабочей смеси) — при впуске в рабочий цилиндр.

с'р =

6,586 +

0,0006

7У ,

где Т"к°К — температура рабочего

тела перед поступлением

в рабо­

2)

чий цилиндр;

продуктов сгорания, при температуре Тт

----- с

1,986 = а

bh Т %

РЬ

v b

РЬ

О

(c"v — см. формулу 124 —но при Тт);

3 )

газовоздушной смеси —Т т

( ? а — П с р

? с Р/ ,

(j3 — см. формулу 1 0 0 ).

(?а - 1 + Э)

Определяем

температуру газовоздушной смеси

(?a - i ) СрТ"к + ?с"рвТт

Тсм =

( 9 « - 1

+ Р) V "

ЭК.

Находим секундный расход газовоздушной смеси

gjL(<fa — 1 +

Э)

кг-моль

Мс

3600

и. л. с.— сек

Значения

необходимых параметров — см. формулы:

g t— 173; L — 82;

193; L0 -

79, 80;

Ne л. с. — мощность ДВС; <ра— таб. 20;

а —табл. 11.

В современных двигателях с газотурбинным наддувом:

рк = 2,5 — 3,5 ата

и относительная мощность турбины достигает

значений 5Т=0, 15 — 0,25.

Давление

газов рт

перед турбиной постоянного давления, необхо­

димое для

обеспечения заданного

давления

наддува рк , зависит от

многих параметров,

в том числе от к.

п. д. наддувочного агрегата т(мк,

противодавления за

турбиной р '0, расхода

воздуха GBи газа Gr, и

химической природы газовой смеси (к, кь

RB,

RT), уравнение, свя­

зывающее эти величины,

имеет вид [1 ]:

1 + _Jh_

к—1

R r

G т

=

К

R b

G b

кх—1

(280)

Рт% (0,8 -0,92) Рк

ата.

(281)

Расчет

импульсных турбин значительно сложнее расчета турбин

при рг =

const (см. 1, 10, 29, 30).

5.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАДДУВА

ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

В

современных двигателях

наддув

получил широкое

приме­

нение в дизелях — для средних

и крупных мощностей — как обя­

зательный и притом — газотурбинный

наддув.

ным — экономичность,

габаритность, весовые показатели, или то

и другое.

. ,

мощности затрачивается на

привод нагнетателя, а .именно:

т|ен — Tji (г|м к — °к)>

§ен

= ___gl_

(282)

<мд—о,.

и. л. с. ч.

Давление наддува р ^ ата предопределяется типом нагнетателя;

наиболее оптимальными значениями р^ будут:

для

объемных нагнетателей

Рк<1,55— 1,6 ата

для

центробежных

нагнетателей

р ^ 1 ,6 — 3 ата

Определенный эффект получается при промежуточном охлаж­

дении свежего заряда

(после нагнетателя), которое рационально

применять при рк >1,5 ата,

охлаждая заряд на АТ0ХЛ = 30 — 55°С;

при наддуве свыше 4 — 6

ата двигатель превращается

в механи­

ческий

генератор газа

(все

это

справедливо и для газотурбин­

ного наддува).

наддуве двигателей

допустимо

более вы­

При

механическом

р / = рк — (0,3 — 0,6) ата\

(283)

только

объемный нагнетатель.

Во

второй схеме — рис. 102-6 вся газогенераторная установка

находится под напором и поэтому должна быть

прочной и герме­

тичной; нагнетатель подает воздух одновременно

в газогенератор

и смеситель.

Рис. 102.

С х е м а р а с п

о л о ж е н и я

а г р е

г а т о в в

п у

с к н о й с и с т е м ы г а з о г е н

е р а т о

р ­

а) п р и

н о г о

п о р ш н е в о г о д в и г а т е л я

п р и

н а д д у в е .

н а г н е т а т е л е — п о с л е

г а з о г е н е р а т о р а и

п о с л е

г а з о с м е с и т е л я .

б) п р и

н а г н е т а т е л е ,

п о д а ю щ е м

в о з д у х * в г а з о г е н е р а т о р

и г а з о с м е с и т е л ь .

1 — газогенератор; 2 — скруббер; 3 — газосмеситель; 4 — нагнетатель;

5 — двигатель.

Опыты

показали

эффективность

наддува по второй

схеме —

рис. 102-6

особенно при газотурбокомпрессоре; так, например,

га­

зовый двигатель Ne = 75 л. с. при давлении наддува

= 1,6 ата,

получил

увеличение мощности,

при

механическом

наддуве:

на

28% — объемный нагнетатель;

на 58% — центробежный

нагнета­

тель и на 76% — при газотурбинном нагнетателе [1].

Успешно прошли опыты с наддувом двигателя Д-50 при работе

его по газожидкостному

3 1

8

при

р ^=

1,32

ата

циклу — бГЧЖ-gj- ;

была получена .такая же

мощность,

как

у дизеля

Д-50 — N e =

= 1000 л. с., п = об/мин. [1].

6.

МЕТОДИКА

РАСЧЕТА

РАБОЧЕГО ЦИКЛА

ДВИГАТЕЛЕЙ

'

С НАДДУВОМ

Наконец, определяются

эффективные показатели: ре, rie, ge —

по формулам типа (282)

и (284).

плексных установок

из поршневых генераторов газов в сочетании

с газовой турбиной

как двигателем — ПГГ +

ГТ (рис. 25). Такие

установки получаются высокоэкономичными

(т]е— до 40%), мало­

торов

газа — СППГ — рис.

103.

В

современной практике

как ПГГ, так СПГГ представляют

Рис.

103.

С р

а в

н е

н и

е

п

о

р ш н е

в

ы х

д

в и

г а

т е л е

й

в н у т р

е н

н е

г о

с г о

р

а

н

и я

^

п р и

р

а з

н ы х

с п о с о б а х

н а д д у в а

с

п а р о в ы м и

т у р б и н а м и

и

м е ж д у

с о б о ю

[ 2 4 ] .

а) С р а в н е н и е

п о

г а б а р и т а м :

т и х о х о д н о г о

д и з е л я

( 1 ) ,

Ne = 1 0 0 0

л .

с ;

п а р о т у р ­

б и н

н

о й

у с

т а

н о

в к

и

( 2

) ,

Ne =

1 0 0

0

л .

с ;

у с

т а

н

о

в к и

с

С

П Г Г

+

Г

Т

( 3

) ,

Ne — \000

л .

с .

б )

С р а в н и т е л ь н ы е

д а н н ы е

п о

у д е л ь н ы м

в е с а м

у с т а н о в о к

с

С П Г Г - ) - Г Т

и

д и ­

з е

л ь

н ы

х .

2 —

V —

4 0

/ —

у с т а н о в к а

С П Г Г

+

Г Т ;

о б р а з н ы й

д и з е л ь

Ч Н

п р н л = 4 2 5 о ) / ь и н ,

3 —

т о т

ж е

д и з е л ь

с

п о в ы ш е н н ы м н а д д у в о м

п р и

п — 5 2 0 о б / м и н ;

1— о д н о р я д н ы й

5 3

д и з е л ь

б е з

н а д д у в а

Д

“ g g -

п р и

и =

2 1 4

о б / м и н .

а )

С р а в н и т е л ь н ы е

д а н н ы е

п о

г а б а р и т а м

о с т а н о в о к

С П 1

Г + Г Т

и

д и з е л ь н ы х .

О б о з н а ч е н и я

т е

ж е ,

ч т о

и

н а

р и с .

1 0 3 - 6 .