3. Сопловой аппарат са.

Адиабатная работа в СА.

- скорость газа на входе в СА

- степень реактивности на среднем диаметре D₁.

Параметры газа на выходе СА.

Абсолютная скорость газа на выходе СА:

- скоростной коэффициент, учитывающий потери в СА.

Относительное адиабатное понижение температуры газа в СА:

Степень понижения давления в СА:

Давление Р₁ кПа, температура Т₁ К, плотность γ₁ кг/м³ на выходе СА.

Оптимальное значение среднего диаметра облопатевания СА D₁

- наружный диаметр рабочего колеса компрессора

- коэффициент мощности и потерь трения в диске РК К

- отношение скоростей на D₁; U₁ – окружная скорость на D₁ м/с.

- адиабатная скорость истечения по l_at м/с

- частота вращения ТК

Для расчета проточной части соплового аппарата СА надо задаться следующими конструктивными соотношениями:

Число сопловых лопаток

Относительная высота сопловой лопатки

- высота сопловой лопатки

- наружный диаметр СА

- диаметр ступицы СА

- окружной шаг решетки на среднем диаметре

Оптимальное отношение шага лопаток на среднем диаметре к хорде лопатки

Проходное сечение СА по горловине f₁ см² и ширина горла a₁ мм на выходе СА

Угол потока на выходе

Критерий M_C1

Компоненты скорости

Расчет СА завершается проверкой реактивности у корневого сечения лопатки

ρ=0,5 принятое значение степени реактивности на D₁.

4. Рабочее колесо осевой турбины.

Из треугольника скоростей на входе в РК при

Угол β₁ в относительном движении на входе в РК

Угол установки лопаток β_1л – отличается от β₁ на угол атаки

и составляет

Адиабатная работа газа в РК

Относительная скорость газа на выходе

- коэффициент, учитывающий потери в межлопаточном канале.

Параметры газа на выходе из рабочего колеса

Р₂=104 кПа смотри начало расчета турбины.

Проверяем значение критерия на выходе из РК

Для последующих расчетов необходимо оценить по конструктивным соотношениям:

высоту рабочих лопаток

средний диаметр на выходе РК

D₂=D₁=692 мм

Зазор между корпусом и наружной кромкой рабочих лопаток в рабочем состоянии (Радиальный).

в холодном состоянии

число рабочих лопаток

Шаг лопаток на среднем диаметре РК ОТ

Для выбора оптимального значения

b₂ – хорда профиля, часто принимают формулу В.И.Дышлевского. В ТК с относительно длинными рабочими лопатками для периферийных сечений

на среднем диаметре

в корневом сечении

Скорость и давление газа на выходе СА меняются по высоте, а иногда и по окружности. Увеличение осевого зазора между срезами СА и входом в РК – ГТ способствует выравниванию параметров потока на входе в РК. С точки зрения вибропрочности рабочих лопаток желательно иметь этот зазор максимально возможным, его принимают:

В₂ – осевая ширина рабочей решетки, расчет параметров потока на выходе РК ведут последовательным приближением (с учетом газа в зазоре δ₂).

Приближенный угол потока в относительном движении

расход газа с учетом утечек в радиальном зазоре

Проходное сечение горловины межлопаточных каналов

Ширина горла

Уточняем фактическое значение угла β₂

- учитывает расширение потока в косом срезе и загромождение потока на выходе (толщина выходной кромки).

Параметры потока на выходе РК:

окружная и осевая составляющие абсолютной скорости

Угол потока на выходе в абсолютном движении

Целесообразно , оптимально 90⁰.

По завершении расчета проверяют:

5. Потери, КПД и мощность турбины.

Потери в СА Дж/кг.

Потери в РК

Потери на выходе

Потери на трение диска и вентиляцию

Потери на утечку

Окружной КПД ОТ

Внутренний КПД ОТ

Эффективный КПД ОТ

- КПД, принятые при выборе исходных данных

Различия в пределах допуска.

Полная и относительная мощности

Расчетная пропускная способность ОТ

III. Проектирование и расчет воздухоохладителя.

Цель работы.

1. Выбрать тип ВО (теплообменные поверхности, материалы, рабочие тела, компоновка). Выполнить тепловой и гидравлический расчет и убедиться, что ВО обеспечивает необходимое охлаждение воздуха и может быть скомпонован в принятой для двигателя системе наддува.

2. выбор типа теплообменной поверхности и расчет ее геометрических характеристик. Большое распространение в судовых ДВС получили ВО с тремя типами теплообменных поверхностей:

а) круглые трубки с индивидуальными или групповыми ребрами – пластинами;

б) плоские трубки с групповыми ребрами – пластинами;

в) круглые (биметаллические) трубки с цилиндрическими или винтовыми накатными ребрами.

Выбираем первый вариант ВО так как круглые трубки с групповыми ребрами – пластинами самый приемлемый и эффективный вариант охлаждения воздуха.

Рис. 5. Теплообменная поверхность из круглых труб с ребрами – пластинами.

Холодным теплоносителем является забортная вода, поэтому применяются медные, латунные, мельхиоровые (МНЖМц) или титановые трубки. В данном случае выбираем латунь – самый дешевый материал из выше перечисленных.

Наружный диаметр

толщина стенки

шаг по фронту

Оптимальные , где S₂ – шаг по потоку воздуха (в глубину).

Расположение трубок в пучке – шахматное. Ребра – пластины общие, гофрированные, что повышает на .

Материал пластин – алюминий, реже латунь, медь.

Соединение пластин с трубками – пайкой.

Толщина пластин

Относительный шаг близок к

Живое сечение для прохода воздуха (по фронту шириной а и высотой l)

при условии

- число трубок по фронту

- размеры по рис.5

- общее число ребер – пластин

Проходное сечение по потоку воды.

- внутренний диаметр трубки.

- число рядов (по z₁ трубок) в глубину по потоку воздуха

- число ходов по воде

Общее число трубок в ВО

Общая поверхность охлаждения ВО на стороне воздуха для пластин без отбортовки

Поверхность теплообмена по воде