Дизельные двигатели речных судов
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
?ый расход топлива ge = 215 г/(кВтч) = 0,215кг/(кВтч);
Для дальнейших расчетов принимаем давление и температуру наружного воздуха То = 305 К; Ро = 0,10 МПа.
Теперь можно перейти к расчету турбокомпрессора.
5.1 Расчет компрессора
Параметры турбокомпрессора оказывают большое влияние на показатели дизеля с газотурбинным наддувом. Для наддува судовых дизелей применяются, как правило, центробежные компрессоры с рабочими колесами полуоткрытого типа и радиальными лопатками /9/.
Работа адиабатного сжатия 1 кг воздуха в наддувочном компрессоре от давления Ро до давления Рк
Lад= То30548210 Дж/кг.
Где k = 1,4 - показатель адиабатного сжатия в компрессоре; R - газовая постоянная воздуха, R = 287 Дж/(кгК).
Задавшись безразмерным коэффициентом напора ?h =1,28 , найдем окружную скорость И2 на внешнем диаметре колеса D2 (рис. 6.1)
Полученное значение И2 близко к диапазону 200-350 м/с характерному для выполненных двигателей и меньше значения 450 м/с граничного по условиям прочности.
Далее определяем размеры входного устройства. Его проходное сечение равно
(6)
где С0 - скорость воздуха на входе; ?0 - плотность воздуха на всасывании.
Наибольшее значение КПД компрессора достигает при скорости воздуха непосредственно на входе в рабочее колесо С1 равной (0,28-0,32)И2. Принимаем С1= 0,28И2 = 0,28274,4 = 77 м/с. Согласно /9/ скорость С0 =(0,3-0,4)С1. Принимаем С0 = 0,3С1 = 0,377 = 23 м/с.
Плотность воздуха на всасывании определяем по формуле
Рис. 5.1. Рабочее колесо нагнетателя
Тогда, подставив в формулу (6) известные величины получим
Принимаем коэффициент потерь входного устройства равным ?0=0,2, тогда плотность воздуха на входе в рабочее колесо равна
Проходное сечение на входе в рабочее колесо равно
Принимаем диаметр вала компрессора равным dв = 0,01 м = 10 мм. Тогда диаметр ступицы колеса равен
0 = dв + 30 = 10 + 30 = 40 мм = 0,040 м.
Диаметр входной части рабочего колеса равен
Принимаем безразмерный коэффициент расхода равным q = 0,005. Внешний диаметр колеса равен
Принимаем D2 = 0,10 м, что соответствует типоразмерному ряду турбокомпрессоров типа ТК по ГОСТ-9658.
Оцениваем частоту вращения ротора турбокомпрессора
52170 об/мин.
Полученная частота вращения близка к значениям характерным для турбокомпрессора четырехтактного судового дизеля /7, стр.133, рис. 3.17 и 10, стр.182/.
Определяем средний диаметр на входе в рабочее колесо
Находим окружные скорости во входном сечении (рис. 6.2)
Рис. 5.2. График скоростей на входе в колесо компрессора
Углы изгиба лопаток колеса на входе
Принимаем поправки ??0=30 и ??1=3, тогда действительные углы изгиба
?0д = ?0 + ??0 = 43 + 30 = 4330;
?1д = ?1 + ??1 = 2725 + 3 = 3025.
Относительная скорость воздуха W1 на входе в колесо (на среднем диаметре) равна
Температура воздуха на входе в рабочее колесо равна
Отношение скорости воздуха W1 к скорости звука ? равно
Полученное значение М1 лежит в рекомендованных пределах 0,30-0,60 /9, стр.5/.
Для лопаток радиального типа угол изгиба лопаток на выходе равен ?2 = 90.
Принимаем из диапазона 15-26 значение ?к равным ?к = 24. Тогда число рабочих лопаток равно
Шаг лопаток составляет
Выбираем толщину лопатки ?2 равной ?2 = 1,0 мм, толщину ?1 принимаем равной ?1 = 5 мм. При этом коэффициенты раскрытия лопаток будут таковы
Ширина лопатки на входе воздушного потока в рабочее колесо равна
Задаемся радиальной составляющей скорости на выходе С2г = С1 = 77 м/с (рис. 6.3).
Коэффициент закрутки ?2 при числе лопаток ZЛ = 15 равен ?2 = 0,88.
Рис. 5.3. График скоростей на выходе из колеса компрессора
Скорость закручивания потока на выходе равна
Абсолютная скорость потока на выходе из рабочего колеса составит
Составляющие относительной скорости равны
Поэтому относительная скорость воздуха на выходе из колеса равна
Углы ?2 и ?2 определяются из выражений
Далее определяем изменения термодинамических параметров воздушного потока при его движении через каналы рабочего колеса.
Температуру воздуха на входе в рабочее колесо определили раннее Т1 = 303 К.
Коэффициент потерь при осевом входе воздуха в компрессор принимаем (как и ранее) равным ?0 = 0,2, тогда потери энергии на входе в рабочее колесо равны
Показатель политропы процесса на участке входа
Давление воздуха на входе в рабочее колесо
Потери энергии в колесе компрессора складываются из следующих составляющих.
Принимая коэффициент потерь при загнутых лопатках на входе равным ?1=0,5, потери на входе в колесо составят