7 Расчёт системы наддува дизеля

7.1 Основные параметры системы турбонаддува

Исходными данными служат параметры дизеля и параметры окружающей среды, представленные в таблице 7.1.

Таблица 7.1 – Исходные данные для расчёта турбокомпрессора низкой ступени

Параметр	Обозначение	Величина	Размерность
Мощность
Частота вращения
Литраж
Удельный расход топлива
Коэффициент избытка воздуха			–
Коэффициент наполнения			–
Коэффициент продувки			–
Сопротивление воздухоочистителя
Сопротивление на выпуске
Температура отработавших газов
Температура воздуха после холодильника
Давление окружающей среды
Температура окружающей среды

По исходным данным определяем секундный расход воздуха

где – количество воздуха, необходимого для сгорания 1 кг топлива. Для расчёта принимаем.

Секундный расход газов через турбину

Плотность воздуха на выходе из воздухоочистителя

где – универсальная газовая постоянная для воздуха.

Плотность воздуха на входе в двигатель

Давление воздуха на выходе из компрессора. Для системы наддува без промежуточного охлаждения наддувочного воздуха:

где – показатель политропы сжатия в компрессоре,

Давление равно давлению на входе в двигатель:.

Степень повышения давления в компрессоре

Значение для автотракторных двигателей лежит в пределах.

По результатам расчёта с использованием данных по полям расхода базовых моделей турбокомпрессоров, выбираем типоразмер турбокомпрессора. Выбранный типоразмер определяет диаметр колеса компрессора и турбины. В нашем случае это ТКР-6,1.

7.2 Газодинамический расчёт турбокомпрессора

7.2.1 Расчёт компрессора

Исходные данные для расчёта компрессора представлены в таблице 7.2.

Таблица 7.2 – Исходные данные для расчёта компрессора.

Параметр	Обозначение	Величина	Размерность
Относительный наружный диаметр колеса компрессора на входе		0,66	–
Относительный диаметр втулки		0,21	–
Число лопаток колеса компрессора		13	–
Коэффициент потерь от трения диска о воздух		0,04	–
Адиабатический КПД компрессора		0,65	–
Коэффициент стеснения на входе в колесо		0,97	–
Угол атаки		8
Скорость потока в подводящем патрубке		150
Адиабатический КПД процесса сжатия в колесе		0,82	–
коэффициент стеснения на выходе из колеса		0,97	–
Относительная величина наружного диаметра диффузора		1,8	–
Адиабатический КПД диффузора компрессора		0,55	–
Скорость потока в выходном патрубке		80
Адиабатический КПД улитки		0,35	–
Диаметр колеса компрессора		61

Адиабатический напор в компрессоре:

где – показатель адиабаты для воздуха.

Наружный диаметр колеса компрессора на входе и диаметр втулки:

Средний диаметр колеса на входе:

Коэффициент мощности:

Величина лежит в пределах 0,8-0,9.

Коэффициент напора:

Окружная скорость колеса:

Величина лежит в пределах (200 – 400) м/с.

Частота вращения ротора:

Частота .

Осевая составляющая скорости на входе в колесо компрессора:

Окружная скорость на диаметре :

Угол потока на входе в колесо:

Величина лежит в пределах 20-35 градусов.

Угол лопатки на входе в колесо:

Температура воздуха на входе в колесо:

Давление воздуха на входе в колесо:

где – показатель политропы.

Окружная составляющая абсолютной скорости воздуха на выходе из колеса:

Радиальная составляющая абсолютной скорости на выходе из колеса:

Угол абсолютной скорости на выходе из колеса:

Абсолютная скорость на выходе из колеса:

Температура воздуха за колесом:

Давление воздуха за колесом:

Плотность воздуха за колесом:

Высота лопатки на выходе из колеса:

Величина равна 3-9 мм.

Относительная высота лопатки:

Ширина безлопаточного диффузора:

Радиальная составляющая скорости на входе в диффузор:

Диаметр, соответствующий точке перехода от наклонной передней стен-ки к параллельным стенкам:

где – радиальный зазор между колесом и корпусом,

– угол наклона передней стенки.

Наружный диаметр безлопаточного диффузора:

Окружная составляющая абсолютной скорости воздуха на выходе из безлопаточного диффузора:

Радиальная составляющая скорости:

Скорость воздуха на выходе из диффузора:

Температура воздуха на выходе из диффузора:

Давление воздуха на выходе из диффузора:

Плотность воздуха на выходе из диффузора:

Диаметр выходного патрубка:

Для компрессоров автотракторных двигателей 45-70 мм.

Температура воздуха на выходе из компрессора:

Давление воздуха на выходе из компрессора:

Плотность воздуха на выходе из компрессора:

Степень повышения давления в компрессоре в результате расчёта:

Адиабатический напор в компрессоре:

.

Полный напор в компрессоре:

Адиабатический КПД компрессора:

Расчётное значение КПД колеса

Допускается отклонение до значенияот величины принятой для расчёта.